Depósito de capa atómica de películas delgadas de TiO2 a partir de tetrakis (dimetilamino) titanio y H2O sobre hierro comercial

Abstract

This report describes a titanium dioxide (TiO2) atomic layer deposition (ALD) on a commercial-grade/synthetic iron substrate from tetrakis (dimethylamino) titanium (TDMAT) and de-ionized water as titanium and oxygen sources, respectively. This particular substrate was prepared in a short period of time (25 min to 30 min) by a simple procedure, which could represent a new and interesting option to elaborate thin films through an ALD process. The TiO2 deposition was studied at the support temperature of 225°C. The number of ALD cycles was varied in the range of 50 cycles to 250 cycles and the effects of this parameter were investigated. The samples were characterized by XPS, XRD, RS, AFM, SEM and CACA analyses in order to scrutinize their composition and microstructure. TiO2 films grew as anatase phase, which was gradually developed with a rising number of ALD cycles. XPS indicated a silicon contamination due to sandpapers used during the substrate preparation, which was similar for all samples. The morphology and topography of these layers were clearly determined by the iron support surface. Rough TiO2 films were obtained with RMS roughness of at least 89 nm. The samples, according to the characterization results, would be potentially suitable for catalytic applications.

Este trabajo de investigación describe el depósito de capa atómica (DCA) del dióxido de titanio (TiO2) sobre un substrato de hierro comercial/sintético, partiendo de tetrakis (dimetilamino) titanio (TDMAT) y agua desionizada como fuentes de titanio y oxígeno, respectivamente. Este substrato en particular fue preparado para su uso en un periodo corto de tiempo (25 min a 30 min) mediante un procedimiento simple, el cual podría representar una opción nueva e interesante para elaborar películas delgadas a través de un proceso de DCA. El depósito del TiO2 fue estudiado a una temperatura de crecimiento (TC) de 225°C. El número de ciclos de DCA varió de 50 ciclos a 250 ciclos y sus correspondientes efectos fueron investigados. Las muestras elaboradas fueron caracterizadas mediante análisis de EFX, DRX, ER, MFA, MEB y ACAC para así examinar su composición y microestructura. Las películas de TiO2 crecieron en fase anatasa, la cual se fue desarrollando gradualmente con un número creciente de ciclos de DCA. La EFX indicó una contaminación con silicio similar para todas las muestras elaboradas, lo cual se debió a las lijas usadas durante la preparación del substrato. La morfología y la topografía de estas capas fueron claramente determinadas por la superficie del soporte de hierro. Se obtuvieron películas de TiO2 rugosas con valores de la rugosidad superficial media cuadrática (RSMC) de al menos 89 nm. Las muestras, según los resultados de su caracterización, serían potencialmente adecuadas para aplicaciones catalíticas.