Evolución del tamaño de cristalito y la Microdeformación en películas Delgadas de TiN

  • Diego Fernando Arias Mateus
  • Christian David Salazar Enríquez
  • Pedro José Arango Arango
Palabras clave: TiN, XRD, Tamaño del cristalito, Micro, deformación

Resumen

El presente trabajo estudia el tamaño del cristalito y la microdeformación a lo largo del espesor de películas delgadas de Nitruro de Titanio (TiN) crecidas por la técnica PAPVD por arco pulsado en un sistema de deposición no comercial sobre sustrato de acero inoxidable 316. Para películas de dos espesores diferentes se tomaron difractogramas a diferentes ángulos de incidencia (a) en un rango de 2° a 6°, obteniendo perfiles de difracción a cada profundidad de penetración del haz de rayos X. A partir de los perfiles se determinaron tamaño de cristalito y microdeformación de acuerdo a un ajuste Pseudo-Voigt en el que mediante un factor de peso (η), se tiene en cuenta la contribución tanto Gaussiana como de Cauchy al perfil del pico. El tamaño del cristalito está asociado a un perfil de tipo Cauchy, mientras que la microdeformación lleva a un ensanchamiento descrito por una función Gauss. El tamaño del cristalito y la micro-deformación se estudió tanto para el plano (111) como para el (200) en función de la profundidad de la película. Los resultados muestran un comportamiento anisotrópico para ambas películas.

Biografía del autor

Diego Fernando Arias Mateus

Candidato a Doctor en Ingeniería-Ciencia y Tecnología de Materiales Maestría en Física Ingeniero Químico Docente Universidad Católica de Pereira Grupo de Investigación GEMA

Christian David Salazar Enríquez

Ingeniero Físico Docente Universidad Nacional de Colombia Sede Manizales Grupo de Investigación: Laboratorio de Física del Plasma

Pedro José Arango Arango

Maestría en ciencias - Físicas Físico Docente Universidad Nacional de Colombia Sede Manizales Grupo de Investigación: Laboratorio de Física del Plasma

Citas

Abadias, G., & Tse, Y. Y. (2004). Diffraction stress analysis in fiber-textured TiN thin films grown by ion-beam sputtering: Application to (001) and mixed (001)+(111) texture. Journal of Applied Physics , 2414-2428.

Arias, D. F., Arango, Y. C., & Devia, A. (2006). Study of TiN and ZrN thin films grown by cathodic arc technique. Applied Surface Science , 1683-1690.

Birkholz, M. (2006). Line Prof ile Analysis. En M. Birkholz, Thin Film Analysis by X-Ray Scattering (págs. 85-138). Federal Republic of Germany: WILEY-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA.

Carvalho, N. J., Zoestbergen, E., Kooi, B. J., & De Hosson, J. T. (2003). Stress analysis and microstructure of PVD monolayer TiN and multilayer TiN/(Ti,Al)N coatings. Thin Solid Films , 179-189.

Cullity, B. D. (1978). Elements o X-ray Diffraction. USA: Addison-Wesley Publishing Company, Inc.

Devia, A., Restrepo, E., Segura, B., Arango, Y., & Arias, D. F. (2005). Study of TiN and Ti/TiN coatings produced by pulsed-arc discharge. Surface and Coatings Technology , 83-89.

Keijser, T. H., Langford, J. I., & Mittemeijer, E. J. (1982). Use of the Voigt Function in a Single-Line Method for the Analysis of X-ray Diffraction. Journal of Applied Crystallography , 308-314.

Ma, C. H., Huang, J. H., & Chen, H. (2006). Nanohardness of nanocrystalline TiN thin films. Surface and Coatings Technology , 3868-3875.

Popović, M., Novaković, M., & Bibić, N. (2009). Structural characterization of TiN coatings on Si substrates irradiated with Ar ions. Materials Characterization , 1463- 1470.

Scardi, P., Leoni, M., & Delhez, R. (2004). Line broadening analysis using integral breadth methods: a critical review. Journal of Applied Crystallography , 381-390.

Sutta, P., & Jackuliak, Q. (1998). X- Ray Diffraction Line Profile Analysis of Strongly Textured Thin Films. Materials Structure , 10-14.

Tagliente, M. A., Falcone, R., Mello, D., Esposito, C., & Tapfer, L. (2001). On the influence of carbon implantation on the structural properties of hard TiN coatings studied by glancing incidence X-ray diffraction. Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section B: Beam Interactions with Materials and Atoms , 42-54.

Wertheim, G. K., & Butler, M. A. (1974). Determination of the Gaussian and Lorentzian content of experimental line shapes. Review of Scientific Instruments , 1369-1371.

Wohlschlögel, M., Baumann, W., Welzel, U., & Mittemeijer, E. J. (2008). Determination of depth gradients of grain interaction and stress in Cu thin films. Journal of Applied Crystallography, 1067-1075.

Wohlschlögel, M., Baumann, W., Wlezel, U., & Mittemeijer, E. J. (2006). Mechanical Stress Gradients in Thin Films Analyzed Employing X-Ray Diffraction Measurements at Constant Penetration/Information Depths. Materials Science Forum, 19-24.

Publicado
2019-07-27
Cómo citar
Arias Mateus, D., Salazar Enríquez, C., & Arango Arango, P. (2019). Evolución del tamaño de cristalito y la Microdeformación en películas Delgadas de TiN. Entre Ciencia E Ingeniería, 5(9), 94 - 106. Recuperado a partir de https://revistas.ucp.edu.co/index.php/entrecienciaeingenieria/article/view/698
Sección
Artículos