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

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.

Physical-chemical characterization of zirconium nitride thin films deposited by reactive magnetron sputtering

In this work, thin films of zirconium nitride were deposited on carbon and silicon substrates. The zirconium nitride occupies a prominent place as a coating, since it has high hardness, admirable chemical and thermal stability, besides having low electrical resistivity. Due to these characteristics, it is widely applied as a decorative and protective coating, and it is also used in implants and other medical devices due to its biocompatibility. The main objective of this study is to perform the physical-chemical characterization of the ZrN thin films using a BIAS voltage to increase its density in order to avoid the incorporation of contaminants. It is shown in results obtained by RBS that the films are stoichiometric (condition in which they have the best tribological properties) and contain a low amount of impurities, which characterizes them as being of good quality. In addition, the Raman spectroscopy analysis proves the effective formation of zirconium nitride, and its hardness of 15,15 GPa measured by nanoidentation is in accordance with the values found in the literature.