Nanocaracterizacion tin

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NANOCARACTERIZACIÓN MECÁNICA DE PELÍCULAS DE NITRURO DE TITANIO (TIN) PRODUCIDAS POR DOS DIFERENTES TÉCNICAS PAPVD.

JUAN PABLO MEJÍA JIMÉNEZ.

Trabajo presentado como requisito parcial para optar al título de MAGÍSTER EN CIENCIAS FÍSICAS

Director Alfonso Devia Cubillos Ph. D. En Ciencias Físicas

DEPARTAMENTO DE FÍSICA Y QUÍMICA FACULTAD DE CIENCIAS Y ADMINISTRACIÓN UNIVERSIDADNACIONAL DE COLOMBIA SEDE MANIZALES 2006

NANOCARACTERIZACIÓN MECÁNICA DE PELÍCULAS DE NITRURO DE TITANIO (TIN) PRODUCIDAS POR DOS DIFERENTES TÉCNICAS PAPVD.

JUAN PABLO MEJÍA JIMÉNEZ.

DEPARTAMENTO DE FÍSICA Y QUÍMICA FACULTAD DE CIENCIAS Y ADMINISTRACIÓN UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA SEDE MANIZALES 2006

Nota de aceptación. Aprobada____________________

Elizabeth Restrepo. JuradoJuan Manuel Vélez. Jurado

Pedro Arango. Jurado

Manizales Agosto de 2006

Este triunfo no es más que el resultado de un trabajo en equipo. Quiero agradecer a mis padres Fernando y Olga, son los mejores coequiperos; con su ayuda, esfuerzo y amor permitieron que este logro fuese posible. A mi hermano Jorge, siempre estuvo ahí, brindándome su compañía y gran calidad humana en todos losmomentos. Finalmente como olvidar a mi querida abuela Alba, me acogió no solo en su morada, también en su corazón.

AGRADECIMIENTOS

Quiero dar mis sinceros agradecimientos a los profesores Alfonso Devia y Elizabeth Restrepo por permitirme crecer como persona y por darme las herramientas para hacer de este trabajo una vivencia de crecimiento profesional.

Un especial reconocimiento al profesorArturo Lousa de la Universidad de Barcelona (España) por sus valiosos aportes y por su amable hospitalidad en el transcurso de este trabajo.

A la Universidad Nacional de Colombia Sede Manizales por dejarme culminar con éxito mi maestría y por brindarme crecimiento profesional e investigativo.

Por ultimo a los compañeros del Laboratorio de Física del Plasma, a Willfrand Perez por toda su ayuday todos los demás compañeros que hicieron parte de este logro.

CONTENIDO

RESUMEN ABSTRACT INTRODUCCIÓN 1 1.1 1.1.1 1.1.2 1.2 FUNDAMENTOS TEÓRICOS RECUBRIMIENTOS DUROS SUPERFICIES RECUBRIMIENTOS FUNCIONALES CRECIMIENTO DE PELÍCULAS UTILIZANDO LA TÉCNICA DE EVAPORACIÓN POR ARCO PULSADO 1.3 1.4 1.5 1.6 1.7 1.8 CAPAS FINAS DE NITRURO DE TITANIO ENSAYOS DE DUREZA. AHORA Y DESPUÉS CONCEPTO DEESFUERZO Y DEFORMACIÓN VERDADEROS COMPORTAMIENTO MECÁNICO MÓDULO DE YOUNG O DE ELASTICIDAD PRUEBAS DE DUREZA A ESCALA NANOMÉTRICA (DEPTH – SENSING INDENTATION HARDNESS) 1.9 DIAGRAMAS DE CARGA DEFORMACIÓN COMO PROPIEDADES MECÁNICAS DE LA HUELLA REFLEJADA 1.10 1.10.1 1.10.2 1.10.3 1.11 1.11.1 1.11.2 1.11.3 1.12 1.12.1 1.13 MODELOS PARA DETERMINAR MÓDULO ELÁSTICO Y DUREZA ANÁLISIS QUE INCLUYENPLASTICIDAD DUREZA VICKERS MEDIDAS DE CREEP POR NANOINDENTACIÓN MICROSCOPIA DE BARRIDO POR SONDA (SPM) MICROSCOPIA DE FUERZA ATÓMICA (AFM) MODO DE CONTACTO MODO DE CONTACTO INTERMITENTE ("TAPPING") CARACTERIZACIÓN POR DIFRACCIÓN DE RAYOS X (XRD) MEDIDAS DE ESFUERZOS POR DIFRACCIÓN DE RAYOS X ESPECTROSCOPIA DE FOTOELECTRONES DE RAYOS X (XPS) 16 19 21 22 24 25 27 27 27 28 29 14 5 6 7 9 11 13 1 1 1 1 3 REFERENCIAS

32

2 2.1

DETALLE EXPERIMENTAL DESCRIPCIÓN SISTEMA DE DEPÓSITO PAPVD CON FUENTE DE ARCO CONTROLADO

34 34

2.2

DESCRIPCIÓN SISTEMA DE DEPÓSITO PAPVD DE CORRIENTE CONTINUA

36

2.3

EQUIPOS EXPERIMENTALES PARA DETERMINAR NANODUREZA Y MÓDULO DE YOUNG

42

2.3.1

NANOINDENTADOR COMERCIAL

42 43 44 44 45

2.3.1.1 PRINCIPIO DE OPERACIÓN NANOTEST 550 2.3.1.2PARTE ELECTRÓNICA 2.3.1.3 PARTE MECÁNICA 2.3.2 MÉTODO DE CÁLCULO DE LA DUREZA EN NANOINDENTADOR COMERCIAL 2.3.2.1 MÉTODO OLIVER Y PHARR 2.3.3 MICROSCOPIO DE BARRIDO POR SONDA

45 46 47 49

2.3.3.1 OBTENCIÓN DE DATOS MEDIANTE LA TÉCNICA AFM 2.3.3.2 MEDIADAS DE LA HUELLA Y LA DUREZA POR MEDIO DE ÁREA DE INDENTACIÓN PROYECTADA 2.3.3.3 MEDIDA DEL MÓDULO ELÁSTICO REFERENCIAS

51 54

3 3.1...
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