Plasmas producidos por ablación láser: caracterización y aplicación en el depósito de películas delgadas - Arrieta Castañeda, Alma Mireya (Universidad Autónoma Metropolitana, 2009)
La técnica de ablación láser es ampliamente utilizada en el depósito de materiales en forma de película delgada, con algunas ventajas respecto otras técnicas de depósito. El plasma formado por ablación láser involucra especies con energías iónicas y densidades del plasma que se pueden variar en intervalos amplios. Estas variaciones son ocasionadas básicamente por cambios en la energía de salida del láser, el tamaño del punto de enfoque y la presión de trabajo. Es importante señalar que pequeñas variaciones en estos parámetros ocasionan grandes variaciones en las características del plasma y, por tanto, en las propiedades del material que se forma. Por lo tanto, el diagnóstico del plasma resulta una herramienta muy importante para determinar las condiciones bajo las cuales se depositarán las películas delgadas, así como las propiedades del material formado. En este trabajo se diagnosticó el plasma generado al ablacionar blancos de óxido de aluminio en vacío y grafito en atmósfera de nitrógeno. Las técnicas de diagnóstico incluyeron espectroscopía de emisión óptica y sondas electrostáticas,determinándose el tipo de especies excitadas, así como la energía cinética promedio de los iones presentes en el plasma y su densidad en diferentes condiciones experimentales.Se depositaron películas delgadas de óxido de aluminio y nitruro carbono sobre sustratos de silicio y vidrio, en las condiciones del plasma diagnosticado. La caracterización de las películas depositadas incluyó composición (EDS, EFA), microestructura (Raman, FL), morfología superficial (SEM), enlaces químicos (FTIR), propiedades ópticas (DO)y y termoluminiscencia (TL). Los resultados muestran que la técnica permite preparar películas delgadas con espesores menores a una micra, que exhiben respuesta termoluminiscente. Se mostró que las películas de oxido de aluminio responden a radiación gamma, beta y UV; mientras que películas delgadas de a-CNx, con espesores de hasta 50 nm, presentan respuesta termoluminiscente al ser irradiadas con radiación gamma y radiación UV. Hasta donde sabemos es la primera vez que se reporta tal respuesta en películas con espesores menores a una micra. Adicionalmente, se encontró que las propiedades físicas de las películas de a-CNx; como el contenido de N, la brecha óptica, el espesor y la microestructura, dependen fuertemente de los parámetros del plasma utilizados para el depósito, lo cual no ocurre para el caso de oxido de aluminio. Se propusoun método alternativonovedoso para obtener la brecha óptica y los espesores de películas delgadas de a-CNxa partir de los espectros de absorbancia.