Formação de texturas cristalográficas em filmes finos de NbN
Resumo
Filmes finos de nitreto de nióbio (NbN) podem ter alta dureza e resistência ao desgaste
mecânico e à atmosferas quimicamente reativas. Além disso, podem apresentar transição
supercondutora para temperaturas relativamente altas se comparadas a de outros supercondutores
BCS tradicionais. Entretanto, suas propriedades e seu desempenho em dispositivos
depende muito, tanto da estrutura cristalográfica assumida pelo material, como da
formação de texturas cristalográficas.
Neste trabalho avaliamos a formação de texturas em função da espessura em filmes finos
preparados por magnetron sputtering reativo sobre substratos de Si mantidos durante a
deposição a 300, 400 e 500°C. Uma imagem de microscopia de transmissão eletrônica
(TEM) mostra a formação de filmes com estrutura colunar. A estrutura cristalográfica e
as texturas, para cada espessura e temperatura de deposição foram estabelecidas por
difratometria de RX na configuração Bragg-Brentano.
Para todas as temperaturas, duas orientações preferenciais do NbN cúbico ((200) e (111))
aparecem, mas seus percentuais sobre o volume total da amostra variam com a espessura.
Até uma espessura próxima de 300 nm, valor que dependente pouco da temperatura, a
formação do filme com planos (111) paralelos ao substrato é favorecida. Para espessuras
maiores o processo é invertido e os cristais com direção h200i passam a predominar no
crescimento. Este processo em duas etapas mantém mesmo a 500°C, onde é inversão
é acompanhada da formação de NbN com estrutura hexagonal. Tal evolução em duas
etapas, semelhante a outra identificada em TiN, não foi até aqui reportada na literatura
para filmes finos de NbN.
Os resultados são discutidos em termos dos modelos tradicionalmente utilizados para explicar
a formação de texturas em nitretos.
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