Crescimento e caracterização de filmes finos metálicos amorfos

Abstract

Metais amorfos são materiais que têm sido intensivamente estudados por apresentarem interessantes propriedades físicas, entre elas principalmente resistência a corrosão e fadiga, possibilitando assim a sua aplicação em diferentes áreas. Neste trabalho, foram crescidos filmes finos amorfos de cobre-zircônio variando a composição de cada elemento e assim obtendo uma série de amostras para posterior análise. Os filmes finos foram crescidos através do método de sputtering com codeposição, visando um estudo do grau de amorfização, do grau de oxidação, da rugosidade e resistência elétrica dos filmes em função da composição. Entre os resultados obtidos têm-se que variando a composição de zircônio de 0 a 100% a taxa de crescimento varia linearmente de acordo com a potência aplicada no sputtering. A taxa de oxidação aumenta em função da composição de zircônio. Os filmes apresentaram estruturas amorfas para quase todas as composições, exceto para as composições mais ricas em cobre. Os filmes apresentaram rugosidade quadrática média em torno 0,5 nm, caracterizando uma superfície planar e regular, exceto para os filmes mais ricos em cobre. Os filmes ricos em cobre apresentaram um comportamento ôhmico enquanto os filmes mais ricos em zircônio apresentaram um comportamento não ôhmico. Esta análise abrangente de uma série de propriedades permite comparar as diferentes composições e entender como essas composições podem ser aplicadas de acordo com suas características.

Metallic glasses are materials that have been intensively studied for presenting interesting physical properties, among them mainly corrosion and fatigue resistance, which enable their application in different areas. In this work, amorphous copper-zirconium thin films were grown by varying the composition of each element and thus obtaining a series of samples for further analysis. The thin films were grown by the sputtering method with codeposition, aiming to study the amorphization degree, the oxidation degree, the roughness, and the electrical resistance of the films as a function of the composition. The results obtained shows that varying the zirconium composition from 0 to 100% the growth rate varies linearly according to the applied sputtering power. The oxidation rate increases as a function of zirconium composition. The films showed amorphous structures for almost all compositions except for the most copper-rich compositions. The films showed average quadratic roughness around 0.5 nm, characterizing a planar and regular surface, except for the most copper-rich films. The copper-rich films exhibited ohmic behavior while the zirconium-rich films exhibited non-ohmic behavior. This analysis of a range of properties allows to compare the different compositions and understand how these compositions can be applied according to their characteristics.