Production and characterization of hydrogenated amorphous carbon thin films deposited in methane plasmas diluted by noble gases

摘要

[pt] Neste trabalho são apresentados os efeitos da diluição da atmosfera precursora de metano por três gases nobres (Ar, Ne e He) nas propriedades mecânicas e na microestrutura de filmes de carbono amorfo hidrogenado (a-C:H). Tanto a influência da diluição da atmosfera precursora de metano (para Vb=-350 V), como da variação da tensão de autopolarização (Vb) são estudadas. A influência da temperatura do substrato também é estudada para três temperaturas do substrato (250 K, 300 K e 420 K) em filmes depositados em atmosferas de 100% CH4 e 2% CH4+98% Ar. Os filmes foram depositados utilizando a técnica de Deposição Química na Fase Vapor Assistida por Plasma (PECVD). Aspropriedades mecânicas e estruturais foram investigadas com o uso das técnicas nucleares (retroespalhamento Rutherford e detecção de íons de recuo elástico), espectroscopia de absorção no infravermelho, espectroscopia Raman, microscopiade força atômica, medidas de ângulo de contacto, medidas de tensão interna (por perfilometria) e medidas da dureza (por nanoindentação). Os resultados obtidos mostraram que a diluição da atmosfera precursora de metano por gases nobres não induz modificações substanciais à microestrutura do filme ou às propriedades mecânicas. Pelo contrário, os resultados mostraram que tanto a composição, como a microestrutura e as propriedades mecânicas dos filmes são fortemente dependentes da energia de bombardeamento dos íons. Também foi observada uma dependência das propriedades mecânicas e estruturais dos filmes em função datemperatura do substrato. Resultados experimentais importantes e originais foram obtidos a partir da medida da rugosidade dos filmes usando microscopia de força atômica que sugerem uma transição nos mecanismos de formação dos filmes de a-C:H de predominantemente por adsorção/difusão para a predominância dos processos balísticos.