Investigação das correlações entre parâmetros de deposição e propriedades estruturais e mecânicas de filmes de TiN preparados por sputtering reativo - Affonço, Lucas Jorge (2018)
O nitreto de titâno apresenta uma vasta gama de aplicações. Entre elas destacam-se as aplicações em recobrimento de superfícies que exploram características mecânicas tais como dureza e módulo de elasticidade do material para aplicações em biomateriais. Essas características e suas correlações com a microestrutura são investigadas, nesse trabalho, em função dos parâmetros de deposição de filmes de TiN. Os filmes foram depositados pela técnica de magnetron sputtering reativo em rádio frequência, sobre substratos de titânio, de sílica, de silício e de uma liga de titânio-nióbio. Nas deposições, foi utilizado um alvo de titânio puro e misturas gasosas de argônio e nitrogênio, com diferentes fluxos de nitrogênio. As potências empregadas foram de 240 W e 300 W, com diferentes tempos de deposição. Medidas de taxa de deposição e emissão óptica do plasma auxiliaram na escolha dos parâmetros de deposição. As análises das difrações de raios X mostraram que com o aumento do fluxo de nitrogênio os cristalitos tendem a apresentar uma orientação preferencial com os planos (200) do TiN paralelos à superfície do substrato, além de indicar a presença de strain nos filmes. Medidas de nanoindentação foram realizadas nas amostras, com o intuito de obter a dureza e o módulo de elasticidade dos filmes depositados com diferentes fluxos de nitrogênio. Buscando assim determinar a influência do fluxo sobre as propriedades mecânicas e a microestrutura dos filmes. Verificou-se que a dureza nas amostras depositadas a 10 sccm foi a maior, variando de 10 a 18 GPa de acordo com a profundidade de penetração, sendo essa amostra a que apresentou maior textura de orientação favorecendo os planos (200). O módulo de elasticidade foi maior para a amostra de 8 sccm, em torno de 140 GPa, sendo essa a amostra que apresentou maior strain compressivo. Verificou-se que a técnica de sputtering reativo é versátil para o crescimento dos filmes de nitreto de titânio, e que o fluxo de nitrogênio usado nas deposições é um parâmetro de grande impacto nas características mecânicas e estruturais dos filmes obtidos.