Vidros recobertos com camadas delgadas transparentes de SnO2
A tabela_1 agrupa os valores calculados para a espessura e rugosidade da
superfície do depósito e da interface entre a camada delgada e o vidro de
borossilicato das amostras preparadas em diferentes condições. Conforme
previsto pelos modelos clássicos de deposição por emersão4, o aumento do
arraste viscoso com a velocidade de emersão favorece o aumento da espessura do
filme. Deste modo, é possível controlar facilmente a espessura da camada
depositada ajustando-se o número ou a velocidade de emersão. É interessante
observar que a rugosidade da camada depositada praticamente não varia com as
condições de deposição. Entretanto, a rugosidade da interface substrato-
depósito aumenta continuamente quando a velocidade de emersão cresce de 10 para
80cm/min; o mesmo comportamento é observado com o aumento do número de
deposições. Isto sugere que a compatibilidade entre o depósito e o substrato
diminue com a espessura da camada delgada.
As figuras_4a e 4b mostram as micrografias da superfície das camadas delgadas
preparadas com 3 e 10 emersões, respectivamente. Não foi possível observar
contrastes associados aos aspectos topográficos na maioria da superfície das
amostras preparadas com número e velocidades de emersões inferiores a 5 e 10cm/
min, respectivamente. Falhas de deposição semelhantes à observada na figura_4a
são raras nas amostras preparadas nestas condições. Ao contrário, as nervuras e
protuberâncias verificadas na fotomicrografia da figura_4b estão presentes em
toda a superfície das amostras preparadas com número e velocidades de emersão
superiores a 5 e 10cm/min, respectivamente. Esse tipo de defeito só é observado
após o tratamento térmico a 400oC, e sua formação pode estar associada às
tensões resultantes da diferença de coeficiente de expansão térmica entre o
substrato e a camada delgada. Obviamente, este fenômeno torna-se mais
importante a medida que a espessura da camada delgada aumenta, podendo
inclusive causar o desprendimento do depósito.
ii) Resistência ao ataque por ácido
O desempenho das camadas delgadas de SnO2 como barreiras protetoras contra o
ataque químico dos vidros de borossilicato pode ser avaliado a partir dos
resultados de perda de massa em função do tempo de exposição à solução de ácido
fluorídrico, mostrados na figura_5. Os resultados ilustram o efeito do aumento
do número de emersões, de 0 para 5, na dissolução do vidro. A comparação entre
as curvas do vidro com e sem depósito superficial (número de emersão = zero)
mostra claramente uma diminuição significativa na taxa de dissolução das
amostras recobertas. Além disto, a perda de massa diminue com a espessura da
camada delgada, atingindo um mínimo para as amostras preparadas com 3 emersões.
As fotomicrografias apresentadas nas figuras_6a e 6b revelam, respectivamente,
o aspecto da superfície do vidro de borossilicato comercial e da amostra
recoberta com SnO2, ambas submetidas a 25min de ataque por ácido fluorídrico. O
ataque do vidro comercial causa a formação de partículas e poros em toda a
extensão da superfície. Apesar do mecanismo de ataque por ácido fluorídrico não
ser conhecido com precisão, a presença destas partículas é, geralmente,
atribuída à dissolução do hidróxido de silício e reprecipitação de fluoretos3.
Estas partículas são observadas em menor quantidade nas amostras recobertas com
SnO2, encontrando-se quase sempre agrupadas ao redor de certas cavidades. O
conjunto formado por pequenas partículas agrupadas em torno de uma cratera
central assemelha-se à morfologia resultante de um processo de erupção. Estas
observações indicam que a solução de ácido fluorídrico penetra pelos poros da
camada delgada resultando na dissolução e reprecipitação de pequenas partículas
na interface. Como consequência, o depósito perde a aderência, o que resulta no
desprendimento de pequenas porções da camada delgada.
CONCLUSÕES
· Camadas delgadas transparentes de SnO2 podem ser facilmente
depositadas sobre vidros a partir da emersão do substrato em
suspensões coloidais aquosas.
· A espessura dos depósitos aumenta de 21 para 90nm quando a
velocidade de emersão cresce de 0,1 para 10cm/min. O emprego de
velocidades de emersão superiores a 10cm/min resulta em depósitos com
elevado nível de rugosidade.
· Os vidros recobertos com camadas delgadas de SnO2 apresentam maior
resistência ao ataque por ácido fluorídrico.
