PELÍCULAS DELGADAS NANO-COMPUESTAS

SANDRA RODIL

INSTITUTO DE INVESTIGACIONES EN MATERIALES

UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE MÉXICO

1

GRUPO DE TRABAJO

2

• Dr. S. Muhl• Técnicos académicos: Hermilo Zarco, Lázaro

Huerta• Dra. Argelia Almaguer (Facultad de Odontología)• Dra. Phaedra Silva (Postdoc)• Asistente de laboratorio Mtro. Oscar García• Alumnos de Doctorado: Zeuz, Giovanni, Perla,

Claudia, Beatriz• Alumnos de Maestría: Verónica, Víctor, Myriam,

Ray, Jairo

Películas nano-compuestas PARA QUÉ?

Dureza en recubrimientos duros

0 200 400 600 800 1000 12000

10

20

30

40

50

60

70

80

ZrN/Cu - TDep

!!HfB2

Cr2N/Ni

ZrN/Ni

nc-TiN/a-Si3N

4

Har

dn

ess

[GP

a]

Annealing Temperature [°C]

Película nanoestructurada

3

“Matriz+ Inclusiones”= Material compuesto

(composites)

Nanométricas= nanocompuesto (nano-composites)Propiedades del material Nano-compuesto pueden ser totalmente diferentes a las de sus componente primarios.

Inclusiones

Térmicas ópticas

4

Transporte electrónicoAbsorción óptica

MagnéticasMateriales Nanocompuestos:Nuevos Materiales Diseñados a partir del control de las dimensiones.

Películas delgadas nanocompuestas!!! 5

Cómo hacerlas?

Eficiencia de erosión

(Sputter Yield):

• Material

• Energía de los iones de

Ar

• Área efectiva

Magnetron Sputtering

6

inclusión

Matriz Inclusiones Resultados

a-C:Ag Carbono amorfo

Plata Publicación + tesis de maestría + congresos

a-C:Au Carbono amorfo

Oro Publicación + tesis de doctorado en proceso final + congresos

AlN:Ni Nitruro de aluminio

Níquel Tesis de maestría +congresos

Al:Ce Aluminio Cerio 3 Publicaciones + tesis de maestría + congresos

Spin Coating

PVC NPs Bi No presentaron propiedades antimicrobiales

7

Resultados

Permite obtener nanocompuestos con gradiente de concentración o bien con una distribución homogénea de la segunda fase.Sin embargo, no hay un control eficiente sobre la segregación. Ni sobre la cantidad de material de cada fase.

Blanco multicomponente

NbSi

Control independiente de la cantidad de cada fase y distribución a través de un proceso de depósito pulsado

8

Nanocristales de NbN en fase amorfa de SiNx

Resultados

9

Silicon Target Power (W)

0 50 100 150 200 250 300 350

Ato

m %

0

10

20

30

40

50

60NNbSiO

Si content (atom %)

0 2 4 6 8 10 12 14

Nan

o H

ardn

ess

(GPa

)

24

26

28

30

32

34

36

d NbN

NbN+SiNx Resultados

Colaboraciones existentes

10

NacionalINININSTITUTO DE FÍSICA, UNAMFACULTAD DE ODONTOLOGÍA, UNAMCICATA-AltamiraUAMCINVESTAV-QRO

MedicionesCIMAV

11

Participant Number

Participant organization name Country

1 (coor) UPJV-LPMC, Université de Picardie Jules Verne Francia2 FCTUC, Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade de

CoimbraPortugal

3 CSIC, Agencia estatal Consejo Superior de Investigaciones cientificas

España

4 TUHH, Technische Universität Hamburg Harburg Alemania5 INRIM, Istituto Nazionale di Ricerca Metrologica Italia6 POLITO, Politecnico di Torino Italia7 IZFP, Fraunhofer Gesellschaft für angewandte Forschung Alemania8 NUID-UCD, National of , Irlanda9 ULIV, Reino Unido10 UNAL, Universidad Nacional de Colombia Colombia11 UNAM, Universidad Nacional Autónoma de México México DF12 CINVESTAV, Centro de Investigación y de Estudios Avanzados

del Instituto Politécnico Nacional México

13 UAMI, Universidad Autónoma Metropolitana campus Iztapalapa México DF

14. ININ, Instituto Nacional de Investigaciones Nucleares México15 CENAM, Centro Nacional de Metrología Querétaro16 FARMA, Farmaquimia SA de CV México17 SADOSA, SADOSA SA de CV México DF18 CIO, Centro de Investigaciones en Óptica México, León

Consorcio BisNano

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Synthesis-ProcessingChemical-Structural

Characterization

Toxicity to humansand environment

Information: Potential Hazadous effects

Correlations

Physical Properties: Mechanical, Tribological,

Electrical, Optical, Magnetic, Piezoelectric, Ferroelectric, Transport and Conductivity

Proyecto BisNano

Infraestructura

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Síntesis de películas delgadas: 6 magnetrones de 2 y 4 pulgadas de diámetro acoplados a diferentes cámaras de depósito que cuentan con sistema de introducción de muestras, vacío base de 10-6 Torr, disponibilidad de varios gases reactivos y no-reactivos con controladores de flujo másico, sistema de calentamiento para el substrato, fuentes de poder DC, RF, MF, y DC pulsada. Dos hornos de CVD con atmósfera controlada, uno de temperatura máxima 1200 °C y otro 1600 °C.Una evaporadora en reparación.Caracterización dentro del grupo:Perfilometro, Microdurómetro, Elipsómetro espectroscópico, Equipo para determinar resistencia al rayado, Equipo para determinar resistencia al desgaste, Potenciostato para determinar resistencia a la corrosión, Espectroscopia de impedancias (mHz a kHz), Evaluación Biomédica de superficies: estudios de biocompatibilidad y propiedades antimicrobialesCaracterización dentro del institutoFotoemisión de electrones, XPS y espectroscopia AUGERMicroscopia electrónica de barrido con análisis elementalDifracción de rayos-X (no haz rasante)Microscopia de Fuerza atómica.

Requerimientos

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Requerimientos:

• Los requerimientos son básicamente de apoyo en la caracterización por microscopia electrónica de transmisión (STEM y HRTEM).

• Análisis elemental a niveles de partes por billón y/o trillón. • Espectroscopia Raman.• Nanodureza.

Recursos:

• Movilidad de estudiantes con la finalidad de que puedan estar presentes durante las mediciones de las muestras.

• Becas.• Otro requerimiento sería para la reparación de alguno de los equipos

con que contamos y que de manera inesperada se descomponga y esto afecte el desarrollo de las investigaciones (infraestructura excepcional).

• Apoyo para realizar difusión de resultados.

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Gracias por su atención