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Análisis espectroscópico de películas delgadas de TiN realizadas por la técnica de erosión iónica reactiva DC y DC pulsada
Spectroscopic analysis of TiN thin films deposited by DC and pulsed reactive magnetron sputtering
MIRIAM PERALTA ARRIOLA
NOEMI ABUNDIZ CISNEROS
Acceso Abierto
Atribución
Espectroscopia de emisión óptica, erosión iónica, nitruro de titanio, elipsometría
optical emission spectroscopy, magnetron sputtering, titanium nitride, ellipsometry
En este trabajo de tesis se presenta un estudio del crecimiento de películas delgadas de nitruro de titanio (TiN) por la técnica de erosión iónica reactiva con magnetrón elaboradas con DC y DC pulsada. La importancia del estudio de este material es por sus propiedades iónicas y covalentes, en especial, las películas de TiN exhiben excelentes propiedades químicas y físicas, como baja resistividad, alta dureza y resistividad térmica. La emisión del plasma, durante el proceso de crecimiento de la película, fue analizada en tiempo real por espectroscopia de emisión óptica (OES) y las películas fueron medidas por elipsometría espectroscópica in situ. Se eligieron líneas de emisión específicas para cada elemento y se analizó el comportamiento de las especies neutras y iónicas en el plasma, monitorizando los cocientes de línea para cada uno de los depósitos. Se realizaron experimentos de variación de parámetros como presión de trabajo, flujo de gas y potencia de trabajo. Por medio del análisis de espectroscopia de emisión óptica se logró distinguir la transición entre el modo metálico y envenenado. Para la fuente DC el envenenamiento del blanco ocurre con flujos de gas reactivo menores y la tasa de crecimiento es significativamente menor que para la fuente DC pulsada. Se encontraron las condiciones óptimas de depósito para cada una de las fuentes y se obtuvieron películas estequiométricas con índices de refracción cercanos al del TiN reportado. Las películas de TiN por DC y DC pulsada presentaron alta adherencia según las pruebas de rayado realizadas. Se logró la reproducibilidad de las películas elaboradas por ambas fuentes, y se mostró que la monitorización por medio de OES permite relacionar la emisión del plasma con propiedades específicas de las películas.
In this work, we present a study of the growth of titanium nitride thin films (TiN) by DC and Pulsed reactive magnetron sputtering. The importance of the study of this material is due to the ionic and covalent properties that it has, in particular, TiN films exhibit excellent chemical and physical properties, such as low resistivity, high hardness and thermal resistivity. Plasma emission, during the film growth process, was analyzed in real time by optical emission spectroscopy (OES) and the films were measured by in situ spectroscopic ellipsometry. Specific emission lines were chosen for each element and the behavior of the neutral and ionic species in the plasma was analyzed, monitoring the line ratios for each of the deposits. Variation parameters experiments such as work pressure, gas flow and work power were performed. Through the optical emission spectroscopy it was possible to distinguish the transition between metallic and poisoned mode. For the DC source, target poisoning occurs with lower reactive gas flows and the growth rate is significantly lower than for the pulsed DC source. The optimal deposit conditions were found for each source and stoichiometric films were obtained with refractive indexes close to the reported TiN. TiN films by DC and pulsed DC showed high adhesion according to the scratch tests performed. It was possible to achieve the reproducibility of films made by both sources, and it was shown that monitoring by OES allows to relate the plasma emission with specific properties films.
CICESE
2019
Tesis de maestría
Español
Peralta Arriola, M. 2019. Análisis espectroscópico de películas delgadas de TiN realizadas por la técnica de erosión iónica reactiva DC y DC pulsada. Tesis de Maestría en Ciencias. Centro de Investigación Científica y de Educación Superior de Ensenada, Baja California. 75 pp.
PROPIEDADES DE LOS MATERIALES
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