Desenvolvimento e caracterização de dispositivos para reposição de filmes finos por descarga em cátodo oco

In the present work we use a plasma jet system with a hollow cathode to deposit thin TiO2 films on silicon substrates as alternative at sol-gel, PECVD, dip-coating e magnetron sputtering techniques. The cylindrical cathode, made from pure titanium, can be negatively polarized between 0 e 1200 V and supports an electrical current of up to 1 A. An Ar/O2 mixture, with a total flux of 20 sccm and an O2 percentage ranging between 0 and 30%, is passed through a cylindrical hole machined in the cathode. The plasma parameters and your influence on the properties of deposited TiO2 films and their deposition rate was studied. When discharge occurs, titanium atoms are sputtered/evaporated. They are transported by the jet and deposited on the Si substrates located on the substrate holder facing the plasma jet system at a distance ranging between10 and 50 mm from the cathode. The working pressure was 10-3 mbar and the deposition time was 10 -60 min. Deposited films were characterized by scanning electron microscopy and atomic force microscopy to check the film uniformity and morphology and by X-ray diffraction to analyze qualitatively the phases present. Also it is presented the new dispositive denominate ionizing cage, derived from the active screen plasma nitriding (ASPN), but based in hollow cathode effect, recently developed. In this process, the sample was involved in a cage, in which the cathodic potential was applied. The samples were placed on an insulator substrate holder, remaining in a floating potential, and then it was treated in reactive plasma in hollow cathode regime. Moreover, the edge effect was completely eliminated, since the plasma was formed on the cage and not directly onto the samples and uniformity layer was getting in all sampl

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico

Filmes finos de TiO2 foram depositados sobre substrato de silício usando descarga em cátodo oco. A presente técnica foi usada como alternativa a outras técnicas como solgel, PECVD, dip-coating e magnetron sputtering. O sistema desenvolvido apresenta uma configuração de cátodo oco cilíndrico polarizado com tensão DC variando entre 0 e 1200V e corrente de até 1 A. Um jato de plasma de Ar + O2, extrai átomos do mesmo, que são em seguida depositados sobre um substrato frontalmente posicionado. As amostras são posicionadas a distâncias do cátodo variando entre 10 e 50 mm. Foram investigadas os parâmetros do plasma e sua influência sobre as propriedades dos filmes depositados. Os parâmetros de trabalho para deposição de TiO2 foram 20sccm de fluxo da mistura Ar/O2 com percentuais de oxigênio variando entre 0 -30%, pressão de trabalho 10-3 mbar e tempos de deposição de 10 -60 minutos. As amostras foram caracterizadas por microscopia eletrônica de varredura e microscopia de força atômica para verificar sua uniformidade e morfologia e por difração de raios-x para análise qualitativa das fases presentes nos filmes. Neste trabalho também é apresentado um novo dispositivo, denominado gaiola ionizante, derivada da nitretação a plasma em tela ativa (ASPN), mas baseado no efeito de cátodo oco, recentemente desenvolvido. Neste processo as amostras são envolvidas por uma gaiola, na qual é aplicada a diferença de potencial, permanecendo em potencial flutuante, sendo tratadas numa região livre da influência do campo elétrico por um plasma reativo, operando em regime de cátodo oco. Dessa forma foram obtidas camadas uniformes em todas as amostras e eliminados defeitos como o efeito de borda