Análise do processo de deposição de filmes de Nb2O5 por sputtering reativo - Saccoman, João [UNESP] (Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2023)
Filmes de óxido de nióbio são altamente valorizados para aplicações em revestimentos antirreflexo, filtros de interferência óptica, dispositivos eletrocrômicos, sensores de gás e células solares. No grupo de Materiais Avançados (MAv) da UNESP Bauru, esses materiais têm sido objeto de diversos estudos, com destaque para aplicações em células solares e processos fotocatalíticos. Neste contexto, este trabalho centra-se na análise do processo de deposição de filmes de óxido de nióbio, buscando aprofundar a compreensão sobre a influência de cada parâmetro de deposição (fluxo de O2, tempo de deposição, potência de plasma) nas propriedades dos filmes resultantes. As deposições foram conduzidas por meio da técnica de "RF (Radio frequency) sputtering" reativo, priorizando a variação do fluxo de oxigênio na mistura Ar+O2. Para a análise do processo, foram executadas medições da taxa de deposição, tensão de descarga, emissões ópticas do plasma e simulações computacionais. Por outro lado, os filmes depositados foram examinados usando difração de raios-X, bem como medidas de transmitância e refletância óptica. Essas análises buscaram correlacionar as condições de deposição às propriedades físicas dos filmes. Entre os principais achados, destaca-se o mapeamento do regime de deposição e suas condições específicas, identificando as transições de regime (de metálico para oxidado). Estas transições foram marcadas por alterações expressivas na tensão de descarga e nas emissões de plasma dentro de intervalos específicos de fluxo. As caracterizações apontam para filmes amorfos de alta transparência no regime oxidado e filmes mais opacos no regime metálico, com variações notáveis em suas propriedades ópticas. Dada a importância dessas observações e sua correlação com a literatura existente sobre as propriedades dos filmes, torna-se evidente a necessidade de um controle meticuloso das condições de deposição, reforçando a relevância de se estudar o processo de deposição para a adequada seleção de parâmetros.

Niobium oxide films hold significant promise for applications including anti-reflective coatings, optical interference filters, electrochromic devices, gas sensors, and solar cells. At the Advanced Materials Group (MAv) of UNESP Bauru, extensive research has been conducted on these materials, particularly in the domains of solar cells and photocatalytic processes. This study focused in the deposition process of niobium oxide films. The objective is to elucidate the influence of each deposition parameter on the resulting film properties. The deposition process employed the reactive RF sputtering technique, emphasizing the modulation of oxygen flux. Analysis included measurements of deposition rate, discharge voltage, plasma optical emission, and computational simulations. The films obtained were scrutinized using X-ray diffraction, along with optical transmittance and reflectance measurements. This analysis was designed to draw connections between the deposition conditions and the inherent physical properties of the films. Notably, one of the primary outcomes was the delineation of the deposition regime and the conditions under which it operates. This included identifying transitions from metallic to oxidized states, which were marked by pronounced shifts in discharge voltage and plasma emissions within specific flow ranges. Characterization revealed the presence of amorphous films, which exhibited high transparency in the oxidized state, contrasted by the opacity of films in the metallic state. These films also demonstrated notable variances in their optical properties. Given these observations and their correlation with existing literature on film properties, it's evident that meticulous control of deposition conditions is pivotal. This underscores the importance of a comprehensive understanding of the deposition process when selecting the optimal parameters for use.
Analysis of the deposition process of Nb2O5 films by reactive sputtering
Keywords: Nb2O5; Sputtering reativo; Espectroscopia óptica de emissão