Filmes finos depositados pela técnica de implantação iônica por imersão em plasma e deposição (IIIPD), utilizando o monômero HMDSN e os gases argônio, hélio e nitrogênio

Abstract

Filmes finos poliméricos depositados a plasma são de grande utilidade em diversas aplicações industriais e científicas, em áreas como eletrônica, mecânica, revestimentos, biomateriais, entre outras, devido a propriedades interessantes como: boa adesão ao substrato, estrutura entrelaçada, espessura nanométrica, homogeneidade, entre outros. Neste trabalho, filmes finos poliméricos foram depositados utilizando-se a técnica de implantação iônica por imersão em plasma e deposição a partir das misturas entre o monômero hexametildisilazano e os gases argônio, hélio e nitrogênio. Foram variadas as concentrações gás/monômero nestas misturas e a potência de deposição. Os filmes obtidos passaram por caracterizações de ângulo de contato, energia de superfície, dureza, espessura, índice de refração e estrutura molecular. Para todas as condições avaliadas, o filme apresentou-se transparente, com valores para o índice de refração variando entre 1,56 e 1,70. Os filmes poliméricos também se mostraram hidrofóbicos, com valores para o ângulo de contato próximos a 100 graus. Os valores para a dureza foram de 0,7 a 2,6 GPa. A espessura dos filmes para diferentes condições variaram entre, aproximadamente, 100 e 200 nm. A análise da estrutura molecular permitiu observar que os mesmos grupos funcionais estão presentes em todos os filmes depositados, porém a variação dos parâmetros favorece o aumento de determinados grupos em detrimento de outros. A partir destas caracterizações, foi possível observar que variações nos parâmetros do plasma interferem diretamente nos filmes resultantes.

Polymeric thin films deposited by plasma technique are very attractive for many industrial and scientific applications in areas such as electronics, mechanics, coatings, biomaterials, among others, due to favorable properties such as good adhesion to the substrate, high crosslinking, nanomectric thickness, homogeneity, etc. In this work, polymeric thin films were deposited by Plasma Immersion Ion Implantation and Deposition (PIIID) technique from mixtures between hexamethyldisilazane and the gases argon, helium and nitrogen. The gas/monomer concentration in these mixtures and deposition power were varied. The grown films were characterized by their contact angle, surface energy, hardness, thickness, refractive index and molecular structure. For all the evaluated conditions, the film showed itself transparent, with refractive index values ranging from 1.56 to 1.70. The polymeric films were also hydrophobic, with contact angle values around 100 degrees. The hardness values ranged from 0.7 to 2.6. The thickness for different conditions of PIIID, ranged from 100 to 200 nm. The molecular structure analysis showed that the same functional groups were present in all the deposited films; however the parameter variation favored the growth of certain groups over others. From these characterizations, it was possible to observe that changes in the plasma parameters interfere directly in the produced films.