STRUCTURAL, MECHANICAL, TRIBOLOGICAL PROPERTIES AND THERMAL STABILITY OF FLUORINATED AMORPHOUS CARBON FILMS DEPOSITED BY PECVD

• Main Author: MARCELO EDUARDO HUGUENIN MAIA DA COSTA
• Other Authors: FERNANDO LAZARO FREIRE JUNIOR
• Language: Portuguese
• Published: PONTIFÍCIA UNIVERSIDADE CATÓLICA DO RIO DE JANEIRO 2005
• Online Access: http://www.maxwell.vrac.puc-rio.br/Busca_etds.php?strSecao=resultado&nrSeq=6376@1; http://www.maxwell.vrac.puc-rio.br/Busca_etds.php?strSecao=resultado&nrSeq=6376@2

COORDENAÇÃO DE APERFEIÇOAMENTO DO PESSOAL DE ENSINO SUPERIOR === Neste trabalho são apresentados os efeitos nas propriedades mecânicas, estruturais e tribológicas da incorporação de flúor em filmes de carbono amorfo hidrogenados depositados por Deposição na Fase Vapor Assistido por Plasma . A estabilidade térmica de filmes de carbono amorfo fluorados também foi estudada. Os filmes foram depositados a partir de uma mistura dos gases C2H2 e CF4 com uma tensão de autopolarização de - 350V. A mistura de gases da deposição foi variada de uma concentração de 0% até 90% de CF4. A estabilidade térmica foi verificada em filmes depositados com 50% de C2H2 e 50% de CF4 na atmosfera precursora. Os filmes foram submetidos a temperaturas variando de 200oC a 600oC por 30 minutos. As propriedades mecânicas, estruturais e tribológicas dos filmes foram estudados com o uso de técnicas nucleares (retroespalhamento de Rutherford e Detecção por recuo elástico), espectroscopia Raman, espectroscopia de fotoelétrons induzida por raios-X, perfilometria (tensão interna), nanoindentação (dureza), de microscopia de força atômica e de ângulo de contato. Os resultados obtidos mostraram que a incorporação de flúor produzem filmes com as propriedades indo em direção às propriedades do Teflon. Os filmes ricos em flúor são menos densos, mais macios, mais hidrofóbicos e tem um menor coeficiente de atrito do que filmes de carbono amorfo hidrogenados. O tratamento térmico realizado mostrou que os filmes são estáveis a temperaturas de até 300oC. A partir desta temperatura os filmes sofreram perda de flúor e mudanças nas suas propriedades indicando a formação de uma estrutura mais grafítica. === This work presents the effects on the mechanical, structural and tribological properties of the incorporation of fluorine in amorphous carbon films deposited by PECVD (Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition). The thermal stability of fluorinated amorphous carbon films was also studied. The films were deposited using mixtures of C2H2 and CF4 gases with a self-bias voltage of - 350V. The concentration of CF4 in the gases mixture was varied from 0% to 90%. The thermal stability was investigated in films deposited with 50% C2H2 and 50% CF4 as precursor atmosphere. These films were annealed in the temperatures range of 200oC to 600oC during 30 minutes for each sample. The mechanical, structural and tribological properties were studied using nuclear techniques (Rutherford Backscattering and Elastic Recoil Detection Analysis), Raman and X-ray photoelectron spectroscopy, profilometry (for internal stress) and nanoidentation (for hardness), atomic force microscopy and contact angle measurements. The results showed that fluorine incorporation produces films with properties resembling the Teflon's properties. The films rich in fluorine appear to have lower density, more hydrophobicity and lower friction coeficient than amorphous carbon films. They are also softer than them. The thermal annealing shows that films were thermally stable within temperatures up to 300oC. Above this temperature the films tend to loose fluorine and their properties change revealing a more graphitic structure.