Películas de carbono : producción, caracterización y simulación numérica del proceso de depósito

Dall'Asén, Analía G.

Registro:

Documento:	Tesis Doctoral
Disciplina:	fisica
Título:	Películas de carbono : producción, caracterización y simulación numérica del proceso de depósito
Título alternativo:	Carbon thin films: production, characterization and numerical simulation of the deposition method
Autor:	Dall'Asén, Analía G.
Editor:	Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales
Lugar de trabajo:	CONICET - Comisión Nacional de Energía Atómica (CNEA). Centro Atómico Constituyentes
Publicación en la Web:	2023-05-09
Fecha de defensa:	2005
Fecha en portada:	2005
Grado Obtenido:	Doctorado
Título Obtenido:	Doctor de la Universidad de Buenos Aires en el área de Ciencias Físicas
Departamento Docente:	Departamento de Física
Director:	Halac, Emilia B.; Huck, Hugo A.
Idioma:	Español
Palabras clave:	FULLERENOS; PELICULAS DELGADAS DE CARBONO; PROPIEDADES ESTRUCTURALES ELECTRICAS Y MECANICAS; ESTABILIDAD TERMICA; SIMULACIONES DE DINAMICA MOLECULARFULLERENES; CARBON THIN FILMS; STRUCTURAL ELECTRICAL AND MECHANICAL PROPERTIES; THERMAL STABILITY; MOLECULAR DYNAMICS SIMULATIONS
Formato:	PDF
Handle:	http://hdl.handle.net/20.500.12110/tesis_n3868_DallAsen
PDF:	https://bibliotecadigital.exactas.uba.ar/download/tesis/tesis_n3868_DallAsen.pdf
Registro:	https://bibliotecadigital.exactas.uba.ar/collection/tesis/document/tesis_n3868_DallAsen
Ubicación:	FIS 003868
Derechos de Acceso:	Esta obra puede ser leída, grabada y utilizada con fines de estudio, investigación y docencia. Es necesario el reconocimiento de autoría mediante la cita correspondiente. Dall'Asén, Analía G.. (2005). Películas de carbono : producción, caracterización y simulación numérica del proceso de depósito. (Tesis Doctoral. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales). Recuperado de http://hdl.handle.net/20.500.12110/tesis_n3868_DallAsen

Resumen:

En este trabajo se presentan los resultados de la producción, la caracterización y el estudio teórico de películas delgadas de carbono obtenidas a partir de moléculas de C60. Para producir las películas, se diseñó y construyó un equipo, el cual genera un haz de iones de C60 que incide sobre un substrato con diferentes energías de depósito (de 100 a 2000 eV). Las películas obtenidas se caracterizaron utilizando varias técnicas con el objeto de estudiar sus propiedades estructurales, eléctricas y mecánicas, y su estabilidad térmica. Las propiedades estructurales se analizaron mediante microscopías óptica y de fuerza atómica, y a través de espectroscopias fotoelectrónica de rayos X, por pérdida de energía electrónica, Raman y por aniquilación de positrones. Las propiedades eléctricas de las películas se estudiaron mediante la determinación de su resistividad eléctrica. Se realizaron mediciones de adherencia, dureza y módulo de Young para analizar las propiedades mecánicas. La estabilidad térmica de las películas se estudió sometiendo a las mismas a tratamientos térmicos y examinando la estructura resultante mediante espectroscopias Raman y por aniquilación de positrones. Por otro lado, con el propósito de estudiar las películas a escala atómica y efectuar una comparación con los resultados experimentales, se realizaron simulaciones numéricas del proceso de depósito de moléculas de C60 sobre un substrato mediante dinámica molecular y usando el potencial de Tersoff. Los resultados experimentales y teóricos mostraron que se obtuvo un nuevo material formado por carbono, cuyas propiedades dependen de la energía de depósito. Para energías bajas, las películas poseen ~50% de enlaces sp², su estructura es similar a la del C60 prístino, y son aislantes. Para energías altas, las películas tienen ~40% de enlaces sp², presentan una estructura semejante a la del carbono amorfo, son conductoras, y poseen valores de dureza (hasta ~30 GPa para 500 eV) que se encuentran en el rango de los correspondientes a los llamados “materiales súper-duros”.

Abstract:

In this work the results of the production, characterization and theoretical analysis of carbon thin films obtained from C60 molecules have been presented. A device, which produces a C60 ion beam on a substrate with different deposition energies (from 100 up to 2000 eV), has been designed and constructed for the production of the films. The obtained films have been characterized by means of several techniques in order to study their structural, electrical and mechanical properties, and their thermal stability. The structural properties have been analyzed by optical and atomic force microscopies, and by X-ray photoelectron, electron energy loss, Raman and positron annihilation spectroscopies. The electrical properties of the films have been studied through the determination of their electrical resistivity. Adherence, hardness and Young’s modulus measurements have been carried out for the purpose of analyzing the mechanical properties. Thermal stability of the films has been studied applying annealing treatments and researching the obtained structure by Raman and positron annihilation spectroscopies. On the other hand, in order to study the films at atomic scale and compare the results with the experimental ones, molecular dynamics simulations of the deposition process of C60 molecules onto a substrate have been performed using the Tersoff potential. The experimental and theoretical results have shown that a new carbon material has been obtained and its properties depend on the deposition energy. At low energies, the films have ~50% of sp² bonds, their structure is similar to that of the pristine C60, and are insulators. At high energies, the films have ~40% of sp² bonds, their structure resembles that of the amorphous carbon materials, are conductors and their hardness values (up to ~30 GPa for 500 eV) are in the range of the ones corresponding to the so called “super-hard materials”.

Citación:

---------- APA ----------

Dall'Asén, Analía G.. (2005). Películas de carbono : producción, caracterización y simulación numérica del proceso de depósito. (Tesis Doctoral. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales.). Recuperado de http://hdl.handle.net/20.500.12110/tesis_n3868_DallAsen

---------- CHICAGO ----------

Dall'Asén, Analía G.. "Películas de carbono : producción, caracterización y simulación numérica del proceso de depósito". Tesis Doctoral, Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales, 2005.http://hdl.handle.net/20.500.12110/tesis_n3868_DallAsen

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