Modificações induzidas por ions de alta energia em filmes finos de organosilicones sintetizados por PECVD

Resumo: Filmes finos de polisiloxanos, polisilazanos e policarbosilanos, sintetizados por Deposição Química de Vapor Assistida por Plasma (PECVD), foram irradiados com os íons He +, Ne +, Ar +e Kr +, com energia de 170 keV, e fluências de 1x10 14 , 5x10 14 , 1x10 15 , 5x10 15e 1x10 16 íons/cm 2 . A irradiação iônica promoveu modificações significativas na composição elementar, na estrutura química, e consequentemente nas propriedades físicas dos filmes. Com o uso de espectroscopias de retro-espalhamento Rutherford (RBS) e de recuo frontal (FRS), observou-se que as razões atômicas C/Si, O/Si, N/Si e H/Si sofreram modificações. Em especial, a razão H/Si foi drasticamente diminuída, devido à perda de hidrogênio causada pela irradiação. Oxigênio foi quimicamente incorporado aos filmes, devido à recombinação das ligações pendentes, formadas durante a irradiação, com o ar ambiente. Com relação à estrutura química dos filmes, extinção e formação de novos grupos e de ligações químicas foram observadas com o uso de espectroscopias infravermelha no modo reflexão-absorção (IRRAS) e de fotoelétrons excitados por raios-X (XPS). A densidade volumétrica dos filmes aumentou significativamente com a irradiação. As constantes ópticas, medidas através de espectroscopia ultravioleta-visível e elipsometria, foram também afetadas. Com o aumento da fluência dos íons, o coeficiente de absorção e o índice de refração aumentaram e o gap óptico diminuiu. Medidas de nanoindentação mostraram notáveis aumentos nas durezas dos filmes. Nas mais altas fluências utilizadas, a dureza chegou a valores comparáveis e até maiores que a dos aços ferramenta. Os filmes são convertidos de polímero para a fase cerâmica e a intensidade da conversão é dependente da fluência dos íons. Observou-se ainda que, de modo geral, as modificações são fortemente dependentes das massas dos íons, já que as modificações mais significativas são obtidas com o uso de He+ e Ne+ . A explicação referente a esse efeito é dada em função das transferências de energia eletrônica e nuclear

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