Películas de carbono : producción, caracterización y simulación numérica del proceso de depósito
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 subst...
Guardado en:
| Autor principal: | |
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| Otros Autores: | |
| Formato: | Tesis doctoral publishedVersion |
| Lenguaje: | Español |
| Publicado: |
Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales
2005
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| Materias: | |
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FULLERENOS PELICULAS DELGADAS DE CARBONO PROPIEDADES ESTRUCTURALES ELECTRICAS Y MECANICAS ESTABILIDAD TERMICA SIMULACIONES DE DINAMICA MOLECULAR FULLERENES CARBON THIN FILMS STRUCTURAL ELECTRICAL AND MECHANICAL PROPERTIES THERMAL STABILITY MOLECULAR DYNAMICS SIMULATIONS Dall´Asén, Analía G. Películas de carbono : producción, caracterización y simulación numérica del proceso de depósito |
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FULLERENOS PELICULAS DELGADAS DE CARBONO PROPIEDADES ESTRUCTURALES ELECTRICAS Y MECANICAS ESTABILIDAD TERMICA SIMULACIONES DE DINAMICA MOLECULAR FULLERENES CARBON THIN FILMS STRUCTURAL ELECTRICAL AND MECHANICAL PROPERTIES THERMAL STABILITY MOLECULAR DYNAMICS SIMULATIONS |
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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”. |
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Halac, Emilia B. |
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I28-R145-tesis_n3868_DallAsen_oai2023-08-03 Halac, Emilia B. Huck, Hugo A. Dall´Asén, Analía G. 2005 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”. 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”. Fil: Dall´Asén, Analía G.. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; Argentina. application/pdf http://hdl.handle.net/20.500.12110/tesis_n3868_DallAsen spa Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales info:eu-repo/semantics/openAccess https://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/2.5/ar FULLERENOS PELICULAS DELGADAS DE CARBONO PROPIEDADES ESTRUCTURALES ELECTRICAS Y MECANICAS ESTABILIDAD TERMICA SIMULACIONES DE DINAMICA MOLECULAR FULLERENES CARBON THIN FILMS STRUCTURAL ELECTRICAL AND MECHANICAL PROPERTIES THERMAL STABILITY MOLECULAR DYNAMICS SIMULATIONS Películas de carbono : producción, caracterización y simulación numérica del proceso de depósito Carbon thin films: production, characterization and numerical simulation of the deposition method info:eu-repo/semantics/doctoralThesis info:ar-repo/semantics/tesis doctoral info:eu-repo/semantics/publishedVersion http://repositoriouba.sisbi.uba.ar/gsdl/cgi-bin/library.cgi?a=d&c=aextesis&d=tesis_n3868_DallAsen_oai |