Efecto del contenido de Ni en las propiedades ópticas y eléctricas de recubrimientos ZrTiSiNiN depositados por co-sputtering

Abstract

Películas delgadas de ZrTiSiNiN fueron depositadas sobre sustratos de vidrio y silicio mediante co-sputtering reactivo con magnetrón usando blancos de Ti5Si2, Zr. En esta investigación se varío el contenido de Ni en los recubrimientos mediante la adición de cubos de Ni ubicados sobre el blanco de Zr. La morfología superficial, la estructura cristalina y el espesor de las películas fueron evaluadas mediante microscopía electrónica de barrido (SEM), difracción de rayos X (XRD) e interferometría respectivamente. La resistividad eléctrica se midió mediante el método de cuatro puntas y sus propiedades ópticas se caracterizaron por espectroscopía ultravioleta / visible (UV/Vis). Con base en los resultados de XRD se observó que el Níquel actúa como refinador de grano al lograr disminuir el tamaño de cristalito de 27 nm hasta 15 nm cuando la concentración de Níquel aumenta de 0 at% a 6,8 at%. Tanto la resistividad eléctrica y el “band gap” óptico de los recubrimientos aumentaron con la disminución del tamaño del cristalito como resultado del aumento de la densidad de límites de grano y del efecto de confinamiento cuántico.

Thin films of ZrTiSiNiN have been deposited onto a glass and silicon substrates by reactive magnetron co-sputtering of pure Ti5Si2, Zr alloy targets. In this investigation was located Ni pieces on Zr target in order to change the Ni amount in the films. The surface morphology and crystalline structure of the films were investigated by scanning electronic microscope (SEM), X-ray diffraction (XRD) and interferometry respectively. The electrical resistivity was measured by the four-point probe method and their optical properties were characterized by ultraviolet/visible (UV/Vis) spectroscopy. XRD results showed that nickel works as a grain refiner because the crystallite size is reduced from 27 nm to 15 nm when the Ni concentration increases from 0 to% to 6.8 to%. Both the electrical resistance and the optical “band gap” of the coatings increased with the decrease in crystallite size because of the increase in the density of grain boundaries and the quantum confinement effect.