Filmes finos de CNx foram depositados em temperatura ambiente, 350, 400, 500oC, por deposição a vapor de carbono sobre os substratos de Si(100) ou Si(111) com irradiação simultânea por íons derivado de gás N2 ou de mistura gasosa Ar-N2. A energia de íons variou de 150 a 600 eV e a razão de chegada, R(I/A), definida pela razão do fluxo de íons de nitrogênio incidentes relativa ao fluxo de átomos de carbono transportados ao substrato, foi de 1,0-2,5. A pressão de gás na câmara de vácuo foi mantida a 1,6 ×10-2 Pa durante o processo de deposição. A taxa de deposição dos filmes foi governada pelo sputtering químico. O rendimento de sputtering químico por íons de nitrogênio foi praticamente independente da energia de íons utilizada, enquanto que o rendimento de sputtering químico por íons de Ar e nitrogênio foi dependente da energia de íons devido ao efeito multiplicativo dos íons. Os espectros Raman medidos mostraram dois picos em torno de 1350 e 1560 cm-1, chamados do pico D e do G, respectivamente, e foram analisados em termos de: posição e largura do pico G, e razão das intensidades ID/IG. Os comportamentos destes parâmetros obtidos em função de R(I/A) foram explicados razoavelmente através do modelo de três estágios, sugerido por Ferrari et al., levando em consideração uma transição da fase característica de grafite a de fulereno, na qual a incorporação suficiente de nitrogênio em camadas grafíticas promove a formaao de anéis pentagonais que pode induzir o enrugamento em camadas, facilitando ligaoes entre as camadas através de átomos de carbono hibridizados de sp3. Um indício da ocorrência desta transição pode ser visto nos difratogramas de raios X dos filmes correspondentes. Neste contexto, os espectros Raman e de XPS dos filmes de CNx depositados previamente com o método RF magnetron sputtering reativo foram analisados e explicados consistentemente, levando-se em consideração a concentração de nitrogênio nos filmes. / Thin CNx films were deposited at room temperature, 350, 400, 500oC, by carbon vapor deposition on Si(100) or Si(111) substrates with simultaneous irradiation by íons derived from N2 gas or from a gas mixture of Ar-N2. The ion energy varied from 150 to 600 eV and the arrival rate ratio, R(I/A), defined as the ratio of the flux of incident nitrogen ions relative to flux of carbon atoms transported to the substrate, was in the range of 1.0-2.5. The gas pressure in the vacuum chamber was maintained at 1.6 × 10-2 Pa during the deposition. The deposition rate of the films was governed by chemical sputtering. The chemical sputtering field by nitrogen ions was practically independent of the ion energy used, while the chemical sputtering field by Ar and nitrogen ions was dependent on it due to the multiplicative effect of the ions. Raman spectra measured showed two peaks around 1350 and 1560 cm-1, called D and G peaks, respectively, and were analyzed in terms of: the G peak position and width, and the peak intensity ratio ID/IG. The behaviors of these parameters as a function of R(I/A) were explained reasonably through the three-stage model, suggested by Ferrari et al., taking into account a transition from a graphitelike phase to a fullerenlike phase, in which a sufficient incorporation of nitrogen into graphitic planes promotes a formation of pentagonal rings which can induce buckling of graphitic planes, facilitating cross-linking between the planes through sp3-hybridized carbon atoms. Evidence for this transition could be seen in X-ray diffratograms of the corresponding films. In this context, Raman and XPS spectra of CNx films previously deposited with the reactive RF magnetron sputtering method were analyzed and explained consistently, considering the nitrogen concentration in the films.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:usp.br/oai:teses.usp.br:tde-28022008-100214 |
| Date | 31 August 2007 |
| Creators | Mamani, Wilmer Alexe Sucasaire |
| Contributors | Matsuoka, Masao |
| Publisher | Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP |
| Source Sets | Universidade de São Paulo |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | Tese de Doutorado |
| Format | application/pdf |
| Rights | Liberar o conteúdo para acesso público. |
Page generated in 0.0022 seconds