Análise superficial em AFM de filmes finos com gradiente de composição em profundidade obtidos por codeposição catódica

Dissertação apresentada na Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade Nova de Lisboa para obtenção do grau de Mestre em Engenharia Física

O trabalho apresentado nesta tese descreve a caracterização de filmes finos com gradiente de composição em profundidade. Estes filmes foram obtidos por pulverização catódica no Laboratório de Plasmas e Aplicações da Linha 2 / CEFITEC utilizando uma técnica de codeposição com dois cátodos magnetrão, que permite controlo em tempo real da taxa de deposição de cada cátodo, optimizada para a obtenção de filmes com gradiente constante de composição em profundidade. Este equipamento foi construído a partir de um sistema de vácuo Balzers BAK550, com a implementação de dois cátodos magnetrão, duas fontes independentes, unidades de controlo de entrada de gases e sistema de controlo da descarga e aquisição de dados. As amostras obtidas e estudadas foram, assim, os sistemas de Alumínio-Titânio (em descargas não reactivas e reactivas com Azoto) e de Alumínio-Cobre. Estes filmes foram caracterizados por várias técnicas, das quais neste trabalho são apresentados os resultados obtidos por microscopia de forças atómicas e a caracterização da sua superfície segundo vários parâmetros topográficos. O microscópio de forças atómicas utilizado é um AFM Topometrix TMX-2000 pertencente ao CEFITEC. Este tipo de microscópio é constituído por uma sonda sensora (scanner + tip), cerâmicas piezoeléctricas para o seu posicionamento, circuitos de realimentação e é ligado a um computador para controlo e aquisição das medidas. Este equipamento utiliza a interacção entre a sonda e a amostra para formar a imagem de uma determinada superfície. A sonda percorre toda a superfície a ser analisada e é deformada conforme a topografia da superfície, movimento este que é monitorizado e descodificado pelo computador que forma a imagem da superfície. Esta tese possui 5 capítulos. No capítulo 1 é apresentado um estudo resumido dos temas de Física de Plasmas necessários para a compreensão da técnica de pulverização catódica como processo de obtenção dos filmes finos. São abordados os fenómenos de ignição, regimes e arquitectura das descargas luminescentes. O capítulo 2 apresenta os princípios de funcionamento dos SPM (Microscópios de Varrimento por Sonda, do inglês Scanning Probe Microscope) e da técnica de AFM, explorando alguns aspectos deste tipo de microscopia. Aprofunda-se o significado dos modos de operação (contacto, não-contacto e contacto intermitente) e a função de alguns componentes do AFM fundamentais para a compreensão do seu funcionamento.