Desenvolvimento de um sistema para medidas de resistência AC em filmes finos, durante tratamentos térmicos

Abstract

Resumo: A caracterização de filmes finos através da medida de resistência elétrica é comum, viável e eficaz. No que diz respeito ao estudo da cinética, in situ, da formação de compostos intermetálicos desses sistemas, a técnica tem apresentado um bom desempenho. Neste trabalho, propusemos a confecção de um porta-amostra para otimizar tal medida durante tratamentos térmicos em diversos sistemas de filmes finos, como: barreiras de difusão, multicamadas, ligas eletrodepositadas, dentre outros. Para testarmos o sistema de medida elétrica proposto, caracterizamos uma lâmina comercial de Pt, por medida de resistência elétrica com a temperatura, onde verificamos um erro relativo percentual de 2,3 % em relação ao valor tabelado do coeficiente de temperatura da resistividade (a). Também foi investigada, a eficiência de um filme de Nb como barreira contra a interdifusão entre Cu e Si, assim como, a transição de fase estrutural CCC-CFC (Cftbico de Corpo Centrado - Cúbico de Face Centrada) das ligas de Co-Fe eletrodepositadas, com concentrações de 72,5, 75 e 80 at % de Co. As medidas revelaram que o filme de Nb não atuou como barreira de difusão nos filmes estudados, visto que a reação Cu-Si no sistema Cu/Nb/Si ocorreu na mesma temperatura que no sistema Cu/Si, ou seja, em tomo de 150 °C. No entanto, foi possível verificar, por medidas elétricas, a formação das fases dos silicetos. No caso das ligas eletrodepositadas, a transição de fase CCC-CFC para a amostra CogoFe2o foi registrada em 902 K. Para as amostras com 72,5 e 75 at % de Co, foi registrado apenas o crescimento dos grãos da fase CCC, em virtude das baixas temperaturas de tratamento. Os filmes depositados e as ligas eletrodepositadas foram caracterizadas por Difração de Raios-X (DRX) ex situ, para confirmar os resultados das medidas elétricas

Abstract: Electrical resistance measurement is a commonly used and reliable technique for thin film characterization. It also presents good results during the "in situ" study of the intermetallic system formation. In this work we present the construction of a sample holder to optimize the measurement of different thin film systems during thermal annealing, as diffiision barriers, multilayers, electrodeposited alloys and many other. The electrical characterization of the equipment was performed measuring the electrical resistance, as a fimction of temperature, using a commercial Pt film. The results showed a 2,3% deviation of the temperature resistivity coefficient (á) from the values in the literature. In this work we also tested the efficiency of a Nb film as a diffüsion barrier between Cu and Si and studied the structural transition BCC-FCC (Boáy Centered Cubic- Face Centered Cubic) of electrodeposited Co-Fe alloys, for different concentrations of Co. Measurements showed that the Nb is ineffective as diffüsion barrier since the reaction Cu-Si in the Cu/Nb/Si system occurred at 150°C, which is the same temperature as for the Cu/Si system. They also allowed the identification of the silicide phase formation. In the case of the Co8oFe2o electrodeposited alloys the BCC-FCC phase transition was detected at 902 K. For the 72,5 and 75 at.% Co samples only grain growth of the BCC phase were registered due to the low thermal annealing temperatures. Both deposited and electrodeposited thin films were characterized using XRD (X-Ray Difffaction) to corroborate the electrical measurements