Deposición y caracterización de recubrimientos de nitruro de boro producidos por pulverización catódica

Abstract

RESUMEN: El nitruro de boro (BN) es un material de gran importancia tecnológica, con propiedades térmicas, eléctricas y mecánicas que se aproximan a las del diamante. El nitruro de boro se puede formar principalmente en tres estructuras cristalinas: cúbico (c-BN). wurtzite (w-BN) y hexagonal (h-BN). El c-BN es la estructura más interesante, debido a su conjunto único de propiedades. Tres parámetros son comunes a todos los experimentos PVD para la producción exitosa de c-BN: Bombardeo de la película en crecimiento con iones energéticos (generalmente 100-500eV), elevada temperatura del substrato (300-400°C) y la correcta estequiometria en la película. En este trabajo se revisó la literatura de deposición física de vapor y caracterización de películas delgadas de c-BN, poniendo especial énfasis en el voltaje de polarización del substrato (d.c. y r.f.) como efecto dominante en el contenido de c-BN dentro de la película. Se prepararon películas delgadas de BN usando voltaje de polarización del substrato d.c. y r.f. Se identificó el voltaje crítico para la formación de la fase c-BN en ambos casos. Las películas se caracterizaron por medio de espectroscopia de Infrarrojo con Transformada de Fourier (FTIR), usada para la identificación de fase, Microscopia de Fuerza Atómica (AFM) y Microscopia Electrónica de Barrido (SEM) para la caracterización morfológica. La caracterización de las películas obtenidas este de acuerdo con el modelo estructural de capas propuesto en la literatura

ABSTRACT: Boron nitride (BN) is an important technological material with thermal, electrical, and mechanical properties that approach those of diamond. BN may be formed in three main crystalline forms: cubic (c-BN), wurtzite (w-BN), and hexagonal (h-BN). c-BN is the most attractive BN structure due to an unique set of properties. Three factors are common to all successful PVD c-BN experiments: bombardment of the growing film by energetic ions (generally 100-500 eV). an elevated substrate temperature (300-400 °C optimum), and the achievement of the correct film stoichiometry. In this work the literature was reviewed on the physical vapour deposition and characterization of c-BN thin films, placing special emphasis on the substrate bias (d.c. or r.f.) as a dominant effect on the c-BN content onto films. BN thin films were prepared using d.c and r.f. negative substrate bias. Threshold bias for formation of c-BN phase was identified for both cases. Films were characterized by Fourier Transformed Infrared Spectroscopy (FTIR) used for phase identification. Atomic Force Microscope (AFM) and Scaning Electronic Microscope (SEM) for morphological structural characterization. Characterization of thin films obtained is according to layer structural models proposed in the literature.