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1. Deposição de Filmes Finos à base de Titânio por técnica de P.V.D. Ana Paula Gomes de Souza*
Orientadora: Renata Antoun Simão
PEMM/COPPE/UFRJ, Rio de Janeiro RJ, Brasil.
e-mail: souza@metalmat.ufrj.br
3. Motivação Estudo de outras fontes alternativas de energia, renováveis e limpas.
Forma de contribuição na redução do impacto ambiental.
O Brasil é um dos países com maior estabilidade anual em incidência de energia solar.
Aprimoramento das técnicas brasileiras para produção de filmes absorvedores para aplicações industriais.
5. Superfícies Seletivas Características absorvedoras radiação solar
Alta absortância
Esta propriedade é a relação entre a intensidade de radiação solar absorvida e incidente de uma superfície.
Baixa emitância
Esta propriedade é a razão entre a intensidade de radiação total emitida e a intensidade da radiação que seria emitida por um corpo negro, que é um absorvedor perfeito de radiação para qualquer comprimento de onda.
6. Técnicas de Deposição de Superfícies Seletivas Eletroquímica
Evaporação
Técnicas de Plasma
Magnetron Sputtering
7. Plasma Plasma – gás ionizado.
Plasma – neutros, elétrons e íons co-existem em uma câmara de ambiente controlado.
2 usos:
gerar íons que irão bombardear um alvo sólido.
gerar espécies reativas ou metaestáveis.
8. Plasma Plasma – gás ionizado.
Plasma – neutros, elétrons e íons co-existem em uma câmara de ambiente controlado.
Menos de 0.1% de íons
Número de íons é igual a número de elétrons
?plasma é eletricamente neutro (quase neutro)
Temperatura dos íons ~ centenas de graus
Temperatura dos elétrons ~ eV
9. Como criar um plasma?
-Eletrodo ou par de eletrodos dentro de uma câmara de descarga. Entre eles pode-se aplicar DC e/ou RF,dependendo do tipo de deposição desejado.
- Elétrons são emitidos como elétrons secundários através de bombardeamento de íons no catodo (pólo polarizado negativamente) e acelerados em direção ao anodo. No caminho causam excitação e ionização.
Processando Plasmas
10. Processando o filme O átomo do gás inerte é ionizado e acelerado em direção ao alvo (catodo), e através de uma reação em cadeia, ocorre a ejeção de átomos do alvo.
Esses átomos ejetados, ganham uma energia cinética e vão em direção do substrato (anodo), formando o filme.
11. Magnetron Sputtering Câmara com alto vácuo controlado
Uso de qualquer gás inerte
O substrato funciona como anodo.
O alvo funciona como um catodo.
13. Procedimento Experimental Foram usados placas de cobre comercial de dimensões 2X2 cm, e 2 mm de espessura.
Foram feitos polimentos mecânicos através de lixas e pastas de polimento.
As granulações das lixas usadas variou de 320, 400, 600 a 1200.
polimento foi obtido por pastas de diamante 3, 1 e ¼ m?m.
14. Características de Polimento A posição de polimento do substrato se alterna de forma perpendicular ao longo das sucessivas mudanças de granulação das lixas. A rugosidade obtida foi avaliada por perfilometria e os resultados obtidos estão apresentados na tabela 1.
15. Deposição filme Óxido de Titânio (TiO) As amostras foram depositadas por Magnetron Sputtering.
Alvo utilizado foi de titânio 99,9% de pureza.
O sistema foi evacuado até pressões de 6,5x10-6 torr.
Depois desse processo, argônio foi introduzido a um fluxo de 60ccm a uma pressão de 4,1 x 10-4 torr.
Titânio foi depositado por 45 minutos em uma potência de 300W.
Finalmente o filme é exposto, ainda quente ao ar oxidando superficialmente, originando um filme com boas propriedades absorvedoras de luz solar.
16. Deposição filme TiOC (a-c:H-Ti) Esse filme foi inicialmente produzido da mesma forma que o filme de óxido de titânio.
Posteriormente a deposição do Titânio,os substratos foram aquecidos a 250oC.
O metano foi introduzido a um fluxo de de 20,5 ccm.
O substrato foi polarizado em 150V e o plasma acesso com uma potência de 150W.
17. Caracterização Óptica A caracterização óptica das amostras foi realizada por reflectância na faixa de comprimentos de onda do ultra violeta, visível (UV-Vis) e infra-vermelho (IR)
18. Resultado
19. Conclusão As técnicas de deposição de superfícies seletivas foram dominadas;
A técnica de deposição por magnetron sputtering é uma técnica promissora para a produção de superfícies absorvedoras de alto desempenho;
Filmes de óxido de alumínio são eficientes para diminuir a reflectância das superfícies na região do espectro solar;
Resultados promissores para o desenvolvimento de instalções industriais baseadas em conversão foto-térmica.
