Revista Colombiana de Física, vol. 41, No. 1, Enero 2009
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Efecto del Voltaje de Polarización Sobre la Resistencia a la Corrosión de
Películas de Nitruro de Niobio (NbN)
J. Nieto
1
, J. C. Caicedo
1
, C. Amaya
1,2
, W. Aperador
2
, H. Moreno
1
, J.A. Peñafiel
3
, L. Tirado-Mejía
3
1
Laboratorio de Recubrimientos Duros, CDT-ASTIN SENA, Cali – Colombia.
2
Grupo de Películas Delgadas, Universidad del Valle, Cali –Colombia.
3
Laboratorio de Optoeletrónica, Universidad del Quindío, Armenia - Colombia
Recibido 22 de Oct. 2007; Aceptado 15 de Oct. 2008; Publicado en línea 5 de Ene. 2009
Resumen
Se depositaron películas delgadas de Nitruro de Niobio (NbN) sobre silicio (100) y substratos de acero inoxidable AISI 304
mediante un sistema multi-blanco magnetrón sputtering con r.f. (13.56 MHz), a partir de un blanco de Nb de alta pureza
(99.99%) en una atmósfera compuesta de Ar/N2, con el fin de estudiar el efecto del voltaje de polarización en el proceso de
deposición, sobre la velocidad de degradación de estas películas. Mediante espectroscopía de difracción de rayos X (XRD)
se analizó la cristalinidad de las películas de los análisis por FTIR se encontraron modos activos alrededor de 600 cm-1
asociados a los enlaces Nb-N. Se caracterizaron muestras de acero AISI 304 con y sin recubrimiento de NbN mediante Es-
pectroscopía de Impedancia Electroquímica (EIS) y curvas de polarización Tafel. Se encontró que la velocidad de corrosión
tuvo una disminución del 66% en el acero recubierto con NbN a un voltaje de polarización de 0 V en comparación al acero
sin recubrir. Sin embargo al aumentar el voltaje de polarización a -100V, se observa que la velocidad de corrosión es 3 ve-
ces mayor respecto a la del recubrimiento de NbN a 0V, lo cual evidencia el efecto nocivo del voltaje bias en las películas
de NbN.
Palabras claves: Nitruro de Niobio, Magnetrón Sputtering, Espectroscopia de Impedancia Electroquímica, Tafel, corro-
sión, voltaje bias.
Abstract
Niobium nitride (NbN) thin films were deposited onto silicon (100) and stainless steel AISI 304 substrates by means of a r.
f. magnetron sputtering multi-traget system (13.56 MHz). with a Nb target purity (99,99 %) under Ar/N2 atmosphere. The
aim of this work was to investigate the bias effect on the degradation velocity of these films. By means of X-ray diffraction
spectroscopy (XRD) the crystallinity of the grown films was examined. By FTIR analysis, the presence of active modes
around 600 cm-1 associated to Nb-N bonds was found. The electrochemical characterization of steel AISI 304 with and
without NbN coating was performed with electrochemical impedance spectroscopy (EIS) and tafel polarization curves. In
this work it was found that the corrosion speed decreases around a 66 % for the coated steel with NbN at 0V in comparison
to steel without coating. However when bias was increased to - 100V, the corrosion speed is three times bigger in relation
to NbN coating at 0V, which shows the noxious effect of bias voltage on degradation of NbN films
Keywords: Niobium nitride, magnetron sputtering, electrochemical impedance spectroscopy, tafel polarization curves, bias
voltage.
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1. Introducción
A finales de los 1960’s se fabricaron películas de NbN por
la técnica de sputtering, para producir superconductores de
alta temperatura [1]. En los 1980’s, se estudió el NbN como
un recubrimiento resistente al desgaste [2,4], luego en los
90’s, después de la introducción de superredes, los recubri-