Published September 23, 2020 | Version v1
Publication Metadata-only

Optical-Electrical Properties and Thickness Analysis of TiO2 Thin Films Obtained by Magnetron Sputtering

Creators

  • 1. Universidade Federal do Rio Grande do Norte
  • 2. Universidade Federal do Piauí

Description

The study of thin films with properties that meet specific needs and improve people's quality of life has been the focus of many researchers. However, knowing and controlling the production techniques of these films have been a challenge for the industry of optical-electronic devices, functional coatings, and energy conservation. The thickness of thin films is a parameter that influences the optical and electrical characteristics of these materials, thus being one of the most important information in the plasma deposition process. Because of the need for precision in measuring the thickness of thin transparent films, this work proposes to evaluate the Swanepoel methods (envelope) and the PUMA, computational method, from optical transmittance curves and compare them with the measurements directly made by microscopy. Scanning electronics for thin films of TiO2 deposited by magnetron sputtering in different conditions. The results of this study showed that the PUMA method is capable of calculating film thicknesses of a few hundred nanometers and with few interference fringes. The PUMA method showed convergence with high precision for films produced with 30 and 60 min of treatment and a difference of 17% for films with 120 min of deposition concerning the measurements made by microscopy.

⚠️ This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%

Translated Description (Arabic)

كانت دراسة الأغشية الرقيقة ذات الخصائص التي تلبي الاحتياجات المحددة وتحسن نوعية حياة الناس محور تركيز العديد من الباحثين. ومع ذلك، فإن معرفة تقنيات إنتاج هذه الأفلام والتحكم فيها كانت تحديًا لصناعة الأجهزة الإلكترونية الضوئية والطلاءات الوظيفية والحفاظ على الطاقة. سماكة الأغشية الرقيقة هي معلمة تؤثر على الخصائص البصرية والكهربائية لهذه المواد، وبالتالي فهي واحدة من أهم المعلومات في عملية ترسيب البلازما. نظرًا للحاجة إلى الدقة في قياس سمك الأغشية الشفافة الرقيقة، يقترح هذا العمل تقييم طرق Swanepoel (المغلف) و PUMA، الطريقة الحسابية، من منحنيات النفاذية الضوئية ومقارنتها بالقياسات التي يتم إجراؤها مباشرة بواسطة المجهر. مسح الإلكترونيات للأغشية الرقيقة من TiO2 المودعة بواسطة الرش المغنطروني في ظروف مختلفة. أظهرت نتائج هذه الدراسة أن طريقة بوما قادرة على حساب سماكة الفيلم لبضع مئات من النانومترات وبهوامش تداخل قليلة. أظهرت طريقة PUMA تقاربًا بدقة عالية للأفلام المنتجة مع 30 و 60 دقيقة من العلاج وفرقًا بنسبة 17 ٪ للأفلام مع 120 دقيقة من الترسيب فيما يتعلق بالقياسات التي أجراها المجهر.

Translated Description (French)

L'étude des films minces aux propriétés répondant à des besoins spécifiques et améliorant la qualité de vie des personnes a fait l'objet de nombreux chercheurs. Cependant, la connaissance et le contrôle des techniques de production de ces films ont été un défi pour l'industrie des dispositifs optoélectroniques, des revêtements fonctionnels et de la conservation de l'énergie. L'épaisseur des couches minces est un paramètre qui influence les caractéristiques optiques et électriques de ces matériaux, étant ainsi l'une des informations les plus importantes dans le processus de dépôt par plasma. En raison du besoin de précision dans la mesure de l'épaisseur des films minces transparents, ce travail propose d'évaluer les méthodes de Swanepoel (enveloppe) et de PUMA, méthode de calcul, à partir des courbes de transmittance optique et de les comparer aux mesures directement effectuées par microscopie. Électronique de balayage pour les films minces de TiO2 déposés par pulvérisation magnétron dans différentes conditions. Les résultats de cette étude ont montré que la méthode PUMA est capable de calculer des épaisseurs de film de quelques centaines de nanomètres et avec peu de franges d'interférence. La méthode PUMA a montré une convergence avec une grande précision pour les films produits avec 30 et 60 min de traitement et une différence de 17% pour les films avec 120 min de dépôt concernant les mesures faites par microscopie.

Translated Description (Spanish)

El estudio de películas delgadas con propiedades que satisfacen necesidades específicas y mejoran la calidad de vida de las personas ha sido el foco de muchos investigadores. Sin embargo, conocer y controlar las técnicas de producción de estas películas ha sido un reto para la industria de dispositivos óptico-electrónicos, recubrimientos funcionales y ahorro de energía. El espesor de las películas delgadas es un parámetro que influye en las características ópticas y eléctricas de estos materiales, siendo así una de las informaciones más importantes en el proceso de deposición por plasma. Debido a la necesidad de precisión en la medición del espesor de películas transparentes delgadas, este trabajo propone evaluar los métodos de Swanepoel (envolvente) y el PUMA, método computacional, a partir de curvas de transmitancia óptica y compararlas con las mediciones realizadas directamente por microscopía. Electrónica de escaneo para películas delgadas de Tío2 depositadas por pulverización catódica con magnetrón en diferentes condiciones. Los resultados de este estudio mostraron que el método PUMA es capaz de calcular espesores de película de unos pocos cientos de nanómetros y con pocas franjas de interferencia. El método PUMA mostró convergencia con alta precisión para películas producidas con 30 y 60 min de tratamiento y una diferencia del 17% para películas con 120 min de deposición respecto a las mediciones realizadas por microscopía.

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
الخصائص البصرية والكهربائية وتحليل سمك الأغشية الرقيقة TiO2 التي تم الحصول عليها بواسطة الرش المغنطروني
Translated title (French)
Propriétés optiques et électriques et analyse de l'épaisseur des couches minces de TiO2 obtenues par pulvérisation magnétron
Translated title (Spanish)
Propiedades óptico-eléctricas y análisis de espesor de películas delgadas de TiO2 obtenidas por pulverización catódica con magnetrón

Identifiers

Other
https://openalex.org/W3088672497
DOI
10.1007/s13538-020-00794-3

Is supplement to
https://openalex.org/W4254148944 (Other)
https://openalex.org/W3193980021 (Other)
https://openalex.org/W3139358434 (Other)
https://openalex.org/W3116458923 (Other)
https://openalex.org/W2944705329 (Other)
https://openalex.org/W2092364266 (Other)
https://openalex.org/W2088091229 (Other)
https://openalex.org/W2029460333 (Other)
https://openalex.org/W2009023799 (Other)
https://openalex.org/W1969786090 (Other)

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
Brazil

References

  • https://openalex.org/W1964132745
  • https://openalex.org/W1971201206
  • https://openalex.org/W2019787665
  • https://openalex.org/W2070784012
  • https://openalex.org/W2075618090
  • https://openalex.org/W2084555118
  • https://openalex.org/W2141399311
  • https://openalex.org/W2216196669
  • https://openalex.org/W2257536051
  • https://openalex.org/W2520399108
  • https://openalex.org/W2555990386
  • https://openalex.org/W2565089253
  • https://openalex.org/W2569187049
  • https://openalex.org/W2612164356
  • https://openalex.org/W2620619517
  • https://openalex.org/W2728943697
  • https://openalex.org/W2744613506
  • https://openalex.org/W2749563215
  • https://openalex.org/W2751585638
  • https://openalex.org/W2762811072
  • https://openalex.org/W2763258732
  • https://openalex.org/W2765756167
  • https://openalex.org/W2766280807
  • https://openalex.org/W2774233089
  • https://openalex.org/W2778156119
  • https://openalex.org/W2787076248
  • https://openalex.org/W2796515118
  • https://openalex.org/W2803763622
  • https://openalex.org/W2900909647
  • https://openalex.org/W2907085158
  • https://openalex.org/W2930109024
  • https://openalex.org/W2942721817
  • https://openalex.org/W2950201541
  • https://openalex.org/W2962971489
  • https://openalex.org/W2988764429
  • https://openalex.org/W2990291555
  • https://openalex.org/W2998757483
  • https://openalex.org/W3098364797
  • https://openalex.org/W4211140863