Estudo da obtenção de filmes de anatásio utilizando rf-magnetron sputtering

Abstract

Filmes finos de TiO2 foram preparados pela técnica de RF-magnetron sputtering utilizando-se um alvo de rutilo. As camadas foram depositadas sobre substratos de Silício monocristalino e sílica vítrea, mantidos a temperatura ambiente. Primeiramente foi verificado a influência da fração molar de oxigénio na formação da estrutura dos filmes de TiO2. As frações testadas foram 25, 37,5 e 50 % de O2 na mistura gasosa oxigênio/argônio. Após o processo de deposição todas as amostras tiveram suas estruturas analisadas e indicaram a formação de camadas de filmes amorfos. Entretanto as mesmas amostras, após tratamentos térmicos nas temperaturas de 400 e 1000 °C, desenvolveram filmes cristalinos com a presença unicamente da fase rutilo. Dessa forma foi observado que as variações das doações molares de oxigênio não foram determinantes para a formação de filmes com a fase anatásio. Numa segunda etapa, SiO2 foi adicionada com impurezas na camada dos filmes- de TiO2. Placas de sílica vítrea foram disposta sobre o alvo de rutilo de forma a produzirem filmes com diferentes teores de sílica. As análises químicas das superfícies indicaram a obtenção de amostras de TiO2 com 15, 33 e 49 % de SiO2. Após o processo de deposição os filmes também apresentaram a formação de uma fase amorfa, porém as camadas depositadas sobre substratos de silício desenvolveram a fase anatásio após o tratamento térmico. Nas amostras de TiO2 com 15% SiO2 a fase anatásio cresceu juntamente com a fase rutilo, mas nos filmes com teores de 33 e 49% de sílica apenas o crescimento a fase anatásio foi observado. As mesmas formações não foram identificados nos- filmes depositados sobre substratos de sílica vítrea. Nesses substratos a única fase desenvolvida foi a do rutilo. Sendo assim é possível observar que a presença sílica tem uma grande influência nas transformações de fases dos filmes de TiO2, porém somente a sua adição não é suficiente para garantir a formação da fase anatásio. A interação da camada dos filmes com o substrato é também um dos fatores determinantes da estrutura final dos filmes de TiO2. Por fim verificou-se que a formação de filmes de TiO2 com deficiência em oxigênio podem favorecer a nucleação e o crescimento da fase anatásio.