Efeito da corrosão por plasma nas propriedades eletro-emissivas de filmes de carbono tipo diamante nitrogenados. - Daniela Genovesi (2007)
O objetivo deste trabalho é estudar a emissão eletrônica induzida por efeito de campo elétrico em filmes de carbono tipo diamante nitrogenados. Os filmes de carbono tipo diamante nitrogenados (NDLC) utilizados neste trabalho foram obtidos através da técnica de deposição por pulverização catódica com campo magnético (magnetron sputtering), utilizando como fonte de carbono um alvo de grafite com 99,999% de pureza. Utilizou-se na descarga elétrica luminosa os gases argônio, metano e nitrogênio, este último com o intuito de dopar o filme. A vazão do metano foi mantida constante em 0,5 sccm enquanto as vazões do argônio e nitrogênio foram variadas de forma que a porcentagem de nitrogênio na descarga elétrica variasse em 4, 10, 20 e 30%, sendo que, somadas as vazões dos dois gases, obteve-se um total de 4,5 sccm. A pressão de fundo obtida foi em torno de 2,7 x 10-3 Pa (2x10-5 Torr) e a pressão de trabalho foi de 1 Pa (7,5 mTorr). Utilizou-se uma descarga elétrica contínua (DC), sendo que a potência foi mantida constante em 150 W. O tempo de deposição dos filmes foi de 30 minutos. Com o objetivo de se alterar a superfície dos filmes e consequentemente suas emissividades eletrônicas, os mesmos foram submetidos a processos de corrosão por íon reativo (reactive ion etching). As misturas gasosas nesses processos foram: i) argônio e o oxigênio, e ii) argônio e hidrogênio. A potência de rádio-freqüência utilizada em todos os processos foi de 40 W e a pressão de trabalho foi de 6,7 Pa (50 mTorr). Os filmes foram caracterizados antes e depois dos processos de corrosão, através das seguintes técnicas: perfilometria, espectroscopia Raman, microscopia de força atômica (AFM) e medidas de emissão eletrônica para serem analisadas as seguintes características dos filmes: taxa de deposição, uniformidade, taxa de corrosão, características das ligações químicas, morfologia e emissividade de elétrons dos filmes, respectivamente.A medida de emissão eletrônica dos filmes foi uma das principais etapas do projeto, uma vez que se pretendia exatamente testar a influência da dopagem e da corrosão nas características elétricas dos filmes de NDLC. Curvas da densidade de corrente J em função do campo elétrico E (J x E) foram obtidas a fim de se obter o limiar de campo elétrico dos filmes, além da densidade de corrente referente a este valor. Para os filmes corroídos com oxigênio, maiores taxas de corrosão foram observadas para as amostras dopadas com 4% e 10% de nitrogênio no total da mistura de gases, pois, devido à maior eficiência de dopagem do DLC para menores concentrações de nitrogênio, as ligações entre nitrogênio e carbono são mais fortes, sendo estas preferencialmente corroídas pelo oxigênio. Também se observou uma redução gradativa da emissividade dos filmes corroídos na medida em que se aumentava a concentração do oxigênio na mistura oxigênio/argônio ou quando se aumentava o tempo de corrosão, fixando a concentração de oxigênio. Isso ocorreu porque houve incorporação de oxigênio na superfície dos filmes, promovendo formação de ligações com afinidade eletropositiva, como a cetona e o éter [