Monitorização e otimização da deposição de filmes de óxidos mistos por RF-sputtering

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Engenharia Física

Este trabalho descreve a produção e caracterização de filmes de óxidos mistos depositados por pulverização catódica de rádio frequência assistida por magnetrão a partir de alvos de pó compactado, para utilização como elétrodos em aplicações ambientais. Os óxidos mistos utilizados como alvos apresentam a composição geral Ca1-xAxMnO3, com A=Sm ou Ho e 0≤x≤0,4 e já se encontravam previamente preparados pelo método de auto-combustão. Os filmes foram depositados em dois tipos de substratos, substratos de fused silica (não condutores) e substratos de quartzo com filme de ITO pré-depositado (condutores) e, posteriormente, submetidos a tratamento térmico, a T=800ºC ao ar durante 6 horas, para promover a formação de um filme cristalino. Os filmes foram caracterizados por difração de raios-X (XRD), microscopia eletrónica de varrimento (SEM) e microscopia de forças atómicas (AFM). A caracterização estrutural revelou que praticamente todos os filmes após o tratamento térmico cristalizam numa estrutura tipo perovskite, à exceção dos filmes produzidos a partir de alvos de CaMnO3 e de Ca0,9Ho0,1MnO3, que apresentam maioritariamente a fase Ca2Mn3O8. A partir da análise das imagens obtidas por SEM e por AFM, verificou-se que, de um modo geral, as superfícies são pouco rugosas e apresentam uma morfologia semelhante. A caracterização por AFM mostrou ainda que os valores de rugosidade média, Rrms, são superiores para os filmes depositados em substrato de quartzo com filme de ITO. É ainda de salientar que com este trabalho se conseguiu desenvolver elétrodos de filmes de óxidos mistos com boa aderência e estabilidade mecânica revelando que a técnica de pulverização catódica (sputtering) é uma alternativa bastante promissora para a produção de elétrodos de óxidos mistos comparativamente com os métodos normalmente utilizados. Esta tese é constituída por 5 capítulos. O Capítulo I refere-se à introdução do trabalho, na qual se pretende dar a conhecer as motivações do projeto realizado e, ainda, expor alguns conceitos sobre os óxidos mistos utilizados e fundamentos sobre a Física de Plasmas, de modo a clarificar o processo de pulverização catódica como técnica para a deposição de filmes. No Capítulo II, Técnicas de Caracterização, são apresentados os conceitos básicos e princípios de funcionamento das técnicas utilizadas para a caracterização dos filmes obtidos (XRD, AFM e SEM) e o procedimento utilizado.No Capítulo III descreve-se o procedimento experimental associado ao desenvolvimento dos filmes, bem como o sistema de deposição em que se trabalhou. O Capítulo IV refere-se à apresentação e à análise dos resultados obtidos na caracterização dos filmes através das várias técnicas utilizadas.O Capítulo V corresponde à apresentação das conclusões obtidas ao longo da realização do trabalho. Por fim, são ainda apresentadas as perspetivas futuras para este projeto.

Fundação para a Ciência e Tecnologia - PTDC/AAC-AMB/103112/2008