Oxydation électrochimique et thermique des revêtements TiN étudiée par XPS

Résumé La spectroscopie de photoélectrons X (XPS) a été utilisée pour étudier l'oxydation électrochimique et thermique des revêtements en nitrure de titane (TiN) préparés par dépôt physique en phase vapeur (PVD) à 200 °C. L'oxydation électrochimique du TiN a été réalisée à divers potentiels dans une solution tampon de phtalate (pH 5,0). L'évaluation des spectres XPS Ti 2p et N 1s a montré la présence de nitrure, d'oxynitrure et d'espèces oxydées dans la couche formée par l'oxydation anodique. L'oxydation électrochimique du TiN en TiO 2 se déroule par la formation d'une couche mixte oxynitrure/oxydée, qui se transforme en oxyde (TiO 2 ) à des potentiels suffisamment positifs (E > 1,1 V vs. SHE). L'oxydation du TiN en TiO 2 est accompagnée de la formation de l'azote moléculaire (N 2 ). L'épaisseur de la couche d'oxyde atteint ∼7 nm après oxydation au potentiel le plus élevé (1,9 V). Un recouvrement complet de la surface du TiN par le TiO 2 conduit à un pic anodique dans la courbe de polarisation. Sur la base des mesures XPS résolues en angle, deux types d'espèces oxynitrure sont identifiées, qui sont distribuées différemment à travers la couche oxydée. Les profils de profondeur de la spectroscopie de photoélectrons X du TiN oxydé à 450 °C et 600 °C dans un flux d'oxygène révèlent qu'à la température la plus basse, une couche d'oxynitrure se forme, tandis qu'une épaisse couche de TiO 2 apparaît sur le TiN à la température plus élevée. L'interface entre les phases de nitrure et d'oxyde est relativement nette. Il est suggéré que le mécanisme d'oxydation du TiN se déroule par un remplacement progressif de l'azote par l'oxygène. Les revêtements en TiN peuvent être utilisés jusqu'à 600 °C comme revêtement protecteur dans une atmosphère d'oxygène. Les spectres de bande de valence du TiN, ainsi que de TiN oxydé électrochimiquement et thermiquement, sont présentés et discutés.