Palabras clave
diffraction
morphology
thin films
tungsten
crystal structure
atomic force microscopy
thermal evaporation deposition
PVD process difracción
morfología
películas delgadas
tungsteno
estructura cristalina
microscopía de fuerza atómica
deposición por evaporación térmica
morphology
thin films
tungsten
crystal structure
atomic force microscopy
thermal evaporation deposition
PVD process difracción
morfología
películas delgadas
tungsteno
estructura cristalina
microscopía de fuerza atómica
deposición por evaporación térmica
Cómo citar
Ipaz, L., Arias, N., Moreno, G., Copete-Viatela, J. D., & Ipaz-Sabogal, J. D. (2023). Deposición y caracterización de películas delgadas de W depositadas mediante evaporación térmica. Informador Técnico, 87(2), 165–176. https://doi.org/10.23850/22565035.5894
Resumen
El tungsteno (W) ha sido de gran importancia en la industria, debido a su estabilidad química y propiedades mecánicas, lo que ha permitido que sea usado en una amplia gama de aplicaciones. Sin embargo, en la literatura, la mayoría de los reportes de investigación se enfocan en su interacción con otros elementos, formando aleaciones en compuestos tales como el semicarburo de tungsteno W2C y carburo de tungsteno WC. El W, en forma de película y sin aleantes, no es reportado ampliamente en la literatura, por lo cual se hace pertinente este trabajo de investigación, enfocado en el estudio de la naturaleza estructural y morfológica de películas de W, depositadas sobre substratos de vidrio y silicio (100) por medio de evaporación termoresistiva a diferentes valores de corriente. La naturaleza estructural de las capas se estudió usando difracción de rayos-X (XRD), identificando las reflexiones características de la estructura cristalina del W en los planos (110), (200) y (211), encontrando que no hay influencia de la corriente aplicada sobre la estructura cristalina de las capas. Las características morfológicas de las capas fueron estudiadas usando microscopía de fuerza atómica (AFM), encontrando una relación directa entre la corriente aplicada y los valores de rugosidad y tamaño de grano, el espesor de las capas varió entre 210 y 260 nm. Mediante microscopía electrónica de barrido se logró verificar la alta densificación de las capas depositadas. Esta investigación logró demostrar la posibilidad de depositar capas delgadas usando la técnica de evaporación termoresistiva, en las cuales se conserva la naturaleza estructural del material del bloque. Este tipo de películas, según la literatura consultada, podrían ser usadas en la fabricación de interconexiones en microprocesadores (Lee et al., 2019).
Citas
Acosta, Gabriel (2015). Formación de capas moleculares en superficies [Tesis de pregrado]. Universidad Tecnológica Metropolitana.
Agudelo, Liliam; Restrepo, Elisabeth (2011). Síntesis y estudio del comportamiento de bicapas de tungsteno, carburo de tungsteno (W/WC) obtenidas por la técnica sputtering DC [Tesis de Maestría]. Universidad Nacional de Colombia.
Agudelo, Liliam; de la Roche, Jhonattan; Escobar, Daniel; Ospina, Rogelio; Restrepo, Elisabeth (2013). Substrate heating and post-annealing effect on tungsten/tungsten carbide bilayers grown by non-reactive DC magnetron sputtering. Ceramics International, 39(7), 7355-7365. https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2013.02.075
Albella, José (2003). Láminas Delgadas y Recubrimientos. Preparación, Propiedades y Aplicaciones. CSIC Press.
Al-Kuhaili, Mohammad; Qahtan, Talal; Mekki, Mogtaba (2023) Temperature-dependent electrical resistivity of tungsten oxide thin films. Journal of Physics and Chemistry of Solids, 182, 111607. https://doi.org/10.1016/j.jpcs.2023.111607
Baxter, Ilich (1993). Advanced Resistance Deposition Technology for Productive Roll Coating. En Proceedings of the 36th Annual Technical Conference (p. 197). Society of Vacuum Coaters.
Bradbury, David; Kamis, Ted (1986). Effect of Insulator Surface on Selective Deposition of CVD Tungsten Films. Journal of The Electrochemical Society, 133(6), 1214-1217.
Cheng, Yuhang; Tay, Beng-Kang; Lau, Shu-Ping (2002). Influence of deposition temperature on the structure and internal stress of TiN films deposited by filtered cathodic vacuum arc. Journal of Vacuum Science & Technology A: Vacuum Surfaces and Films, 20(4), 1270-1274. https://doi.org/10.1116/1.1481043
Faraday, Michael (1857). Experimental relations of gold (and other metals) to light. Philosophical Transactions of the Royal Society of London, 147(1857), 145-181.
Frey, Hartmut (1970). Vacuum Evaporation. En Frey, Hartmut; Khan, Hamid (Eds.), Handbook of Thin Film Technology (pp. 13-71). McGraw-Hill.
Glocker David A, S Ismat Shah (1998). Handbook of Thin Film Process Technology (1st ed.). CRC Press.
Greene, Joseph (2014). Tracing the 5000-year recorded history of inorganic thin films from ∼3000 BC to the early 1900s AD. Applied Physics Reviews, 1(4), 041302. https://doi.org/10.1063/1.4902760
Grünwald, Eva; Nuster, Robert; Treml, Ruth; Kiener, Daniel; Paltauf, Guenther; Brunner, Roland (2015). Young's Modulus and Poisson's Ratio Characterization of Tungsten Thin Films Via Laser Ultrasound. Materials Today: Proceedings, 2(8), 4289-4294. https://doi.org/10.1016/j.matpr.2015.09.015
Hsiao, Yu-Jen; Nagarjuana, Yempati; Huang, Guo-Yu; Lin, Meichun (2023). Preparation of tungsten-doped zinc oxide thin films by co-sputtering for micro-gas sensing devices. Journal of Alloys and Compounds, 960, 170567. https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2023.170567
Lee, Soo-Jung; Kim, Tae-Hyung; Jeong, Byeong-Hwa; Kim, Kyong-Nam; Yeom, Geun-Young (2019). Properties of tungsten generation interconnect metal. Thin Solid Films, 674, 64-70. https://doi.org/10.1016/j.tsf.2019.01.051
Lee, Yujin; Seo, Seunggi; Nam, Taewook; Lee, Hyunho; Yoon, Hwi; Sun, Sangkyu; Oh, Il-Kwon; Lee, Sanghun; Shong, Bonggeun; Seo, Jin-Hyung; Seok, Jang-Hyeon; Kim, Hyungjun (2021). Growth mechanism and electrical properties of tungsten films deposited by plasma-enhanced atomic layer deposition with chloride and metal organic precursors. Applied Surface Science, 568, 150939. https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2021.150939
Lu, Yimin; Huang, Guojun; Cheng, Yong; Wang, Sai; Mi, Chaowei; Wei, Shangfang; Tian, Fangtao; Guo, Yanlong (2019). Tribological and adhesive properties of the tungsten-doped diamond-like carbon film prepared by double lasers deposition. Diamond and Related Materials, 99, 107534. https://doi.org/10.1016/j.diamond.2019.107534
Luft, B. D.; Perevoshchikov, V. A.; Vozmilova, L. N.; Sverdlin, I. A.; Marin, K. G. (1982). Fiziko-khimicheskie metody obrabotki poluprovodnikov (Physicochemical Methods of Semiconductor Processing). Radio i Svyaz’.
Park, Heung-Lak; Park, Chong-Do; Chun, John (1988). The Deposition Mechanisms and Microstrctures of Tungsten Films Produced by Silicon Reduction of WF6. Thin Solid Films, 166, 37-44. https://doi.org/10.1016/0040-6090(88)90364-1
Patterson, Arthur (1939). The Scherrer Formula for X-Ray Particle Size Determination. Physical Review Journals, 56(10), 978-982.
Potin, Valérie; Boukhalfa, Houssem; Martin, Nicolas (2022). Oblique angle co-deposition of nanocolumnar tungsten thin films with two W sources: Effect of pressure and target current. Materials Chemistry and Physics, 281, 125864. https://doi.org/10.1016/j.matchemphys.2022.125864
Ruisinger, Bernd; Mossner, Brigitte (1991). Evaporation Boats—Properties, Requirements, Handling, and Future Development. En Proceedings of the 34th Annual Technical Conference (p. 335). Society of Vacuum Coaters.
Seshan, Krishna (2012). Handbook of thin film deposition. William Andrew.
Shapoval, Sergei-Yu; Balvinskii, O. E.; Malikov, I. V.; Chumakov, Alexander; Niselson, L. A. (1990). Chemical Vapor Deposition Tungsten Layers at Low Substrate Temperature. Applied Surface Science, 45(3), 257-262. https://doi.org/10.1016/0169-4332(90)90008-N
Wang, Ziwei; Balogun, Oluwaseyi; Kim, Yun-Young (2022). Nanomechanical property evaluation of tungsten thin film via frequency-domain photoacoustic microscopy. Thin Solid Films, 742, 139050. https://doi.org/10.1016/j.tsf.2021.139050
Watts, Idan (1991). 20 years of Resistant Source Development. En Proceedings of the 34th Annual Technical Conference (p. 118). Society of Vacuum Coaters.
Zalar, Anton (1986), Auger electron spectroscopy depth profiling during sample rotation. Surface and Interfase Analysis, 9(1), 41-46. https://doi.org/10.1002/sia.740090108
Esta obra está bajo una licencia internacional Creative Commons Atribución-NoComercial-SinDerivadas 4.0.
Derechos de autor 2023 Servicio Nacional de Aprendizaje SENA
Descargas
Los datos de descargas todavía no están disponibles.
