Caracterização físico-química de filmes finos de nitreto de zircônio depositados por magnetron sputtering reativo

Authors

DOI:

https://doi.org/10.18226/23185279.v6iss1p11

Abstract

Neste trabalho, foram depositados filmes finos de nitreto de zircônio sobre substratos de carbono e silício. O nitreto de zircônio ocupa lugar de destaque como revestimento, pois possui dureza elevada, estabilidade química e térmica admiráveis, além de possuir baixa resistividade elétrica. Devido a essas características, o mesmo vem sendo amplamente aplicado como revestimento decorativo e protetor, sendo também utilizado em implantes e outros artefatos médicos devido à sua biocompatibilidade. O objetivo principal desse estudo é realizar a caracterização físico-química dos filmes finos de ZrN utilizando uma tensão de BIAS para aumentar a densidade dos mesmos, a fim de evitar a incorporação de contaminantes. Os resultados obtidos por RBS mostram que os filmes são estequiométricos (condição na qual possuem as melhores propriedades tribológicas) e possuem baixa quantidade de inclusão de impurezas, o que os caracteriza como sendo de boa qualidade. Além disso, a análise por espectroscopia Raman comprova a formação efetiva do nitreto de zircônio, e sua dureza de 15,15 GPa medida por nanoindentação encontra-se de acordo com os valores encontrados na literatura.

 

http://dx.doi.org/10.18226/23185279.v6iss1p11

References

A. Singh, et al., “Tribological properties of sputter deposited ZrN coatings on titanium modified austenitic stainless steel”, Wear, pp. 22-27, 2012.

J.V. Ramana, et al., “Characterisation of zirconium nitride coatings prepared by DC magnetron sputtering”, Materials Letters, no. 423, pp. 73–76, 2000.

Y. Purandare, et al., “ZrN coatings deposited by high power impulse magnetron sputtering and cathodic arc techniques”, Journal of Vacuum Science & Technology A, vol. 32, no. 3, 2014.

A. Singh, et al., “Influence of nitrogen flow rate on microstructural and nanomechanical properties of Zr–N thin films prepared by pulsed DC magnetron sputtering”, Applied Surface Science, vol. 280, pp. 117-123, 2013.

Daiane Roman, Deposição de filmes finos de nitreto de zircônio para aplicação em biomateriais. Dissertação (Mestrado em Materiais) – Universidade de Caxias do Sul. Caxias do Sul, 2010.

P. Klumdoung, et al., “Variation of color in Zirconium nitride thin films prepared at high Ar flow rates with reactive dc magnetron sputtering”, Procedia Engineering, vol. 32, pp. 916-921, 2012.

Moema Martins, Produção de superficies seletivas por magnetron sputtering para aplicação em coletores solares. Dissertação (Mestrado em Engenharia Metalúrgica e de Materiais) – Universidade Federal do Rio de Janeiro. Rio de Janeiro, 2010.

H. B. Bhuvaneswari, et al., “Studies on zirconium nitride films deposited by reactive magnetron sputtering”, Cryst. Res. Technol, vol. 38, no. 12, pp. 1047-1051, 2003.

Z.Z. Tang, “Effect of nitrogen concentration to the structural, chemical and electrical properties of tantalum zirconium nitride films”, Ceramics International, vol. 38, pp. 2997-3000, 2012.

M. M. Larijani, et al., “Temperature dependence of the optical properties of ion-beam sputtered ZrN films”, Appl. Phys. A, vol. 117, pp. 1179–1183, 2014.

P. Klumdoung, et al., “Deposition of zirconium nitride thin films produced by reactive DC magnetron sputtering”, Asian Journal on Energy and Environment, vol. 11, no.1, pp. 60-68, 2010.

T. Delachaux1, et al., “Nitriding of tetragonal zirconia in a high current d.c. plasma source”, Thin Solid Films, vol.425, no.1-2, pp. 113-116, Feb. 2003.

[ 13] Chuan-Han Hsiao, et al., “Formation of zirconia coatings on ZrN-coated substrates by plasma electrolytic oxidation”, Surface & Coatings Technology, vol. 269, pp. 295-301, 2015.

[ 14] E.W. Niu, et al., “Influence of substrate bias on the structure and properties of ZrN films deposited by cathodic vacuum arc”, Materials Science and Engineering A, vol. 460-461, pp. 135-139, 2007.

[ 15] S. Khan, et al., “Structural and electrical resistivity characteristics of vacuum arc ion deposited zirconium nitride thin films”, Materials Science in Semiconductor Processing, vol. 30, pp. 486-493, 2015.

[ 16] B. Abdallah, et al., “Structural, mechanical, electrical and wetting properties of ZrNx films deposited by Ar/N2 vacuum arc discharge: Effect of nitrogen partial pressure”, Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section B: Beam Interactions with Materials and Atoms, vol 298, pp. 55-60, 2013.

Downloads

Published

01/31/2018

How to Cite

Dotta Maddalozzo, A. E., Pacheco Soares, T., Machado Menezes, C., Figueroa, C. A., Catafesta, J., & Aguzzoli, C. (2018). Caracterização físico-química de filmes finos de nitreto de zircônio depositados por magnetron sputtering reativo. Scientia Cum Industria, 6(1), 11–15. https://doi.org/10.18226/23185279.v6iss1p11

Issue

Section

Science, Education and Engineering