SCIÉNDO INGENIUM

ISSN 3084-7788 (En línea) Scién. inge. 21(2): 81-89, (2025)

Medida de Tensión Residual en Multicapas de TiN/TaN recubiertas por

Pulverización Catódica por Magnetrón con Voltaje de Polarización en

Sustrato de Silicio (100)

Stress Measurement on TiN/TaN Multilayers coated by Magnetron Sputte-

ring with Bias on Silicon Substrate (100)

Jaime E. Diaz¹

; Luís M. Angelats²

; Junior Asencios³

¹Facultad de Ingeniería. Departartamento Académico de Ciencias Básicas y Aplicadas. Universidad Nacional Jaén.

²Facultad de Ciencias Físicas y Matemáticas, Universidad Nacional de Trujillo, Av. Juan Pablo II s/n, Trujillo. Perú.

³Facultad de Ciencias, Universidad Nacional de Ingeniería, Lima 15333.

*Autor correspondiente: jaime.diazc@unj.edu.pe (J. Díaz)

DOI: 10.17268/scien.inge.2025.02.06

RESUMEN

En el presente estudio se investigó el comportamiento del stress en películas multicapa de TiN/TaN, recubier-

tas en obleas de silicio (100) de 0,3 mm de espesor mediante la técnica de Pulverización Catódica por Mag-

netrón reactivo. El objetivo principal fue analizar la influencia del voltaje de polarización aplicado al sustrato

y del número de bicapas en la tensión residual de las películas delgadas, manteniendo un espesor total cons-

tante. Los recubrimientos se produjeron en una atmósfera de Ar/N₂, con una temperatura de sustrato de

400 °C y voltajes de polarización de -50 V y -250 V. La estructura nanocristalina y la morfología de las mul-

ticapas se caracterizaron mediante difracción de rayos X (DRX) y microscopía electrónica de barrido (SEM),

respectivamente. El stress se determinó midiendo la curvatura del sustrato mediante desviación láser, utili-

zando la fórmula de Stoney. Se observó una transición en el comportamiento del stress de tensivo a compre-

sivo al incrementar el voltaje de polarización de -50 V a -250 V. Específicamente, para un voltaje de polari-

zación de -50 V, la tensión residual fue tensivo y su valor absoluto aumentó ligeramente con el número de

bicapas. En contraste, para un voltaje de polarización de -250 V, la tensión residual fue compresivo, y su

magnitud absoluta tendió a disminuir al pasar de 2 a 4 bicapas, estabilizándose luego para un mayor número

de bicapas. Estos hallazgos demuestran la posibilidad de modular el estado de tensión residual en sistemas

multicapa TiN/TaN mediante el control del voltaje de polarización, lo cual es crucial para optimizar la adhe-

sión y el rendimiento mecánico de los recubrimientos protectores y otras aplicaciones de ingeniería de super-

ficies.

Palabras Clave: Películas Delgadas; Pulverización Catódica por Magnetrón; Multicapa; Voltaje de

Polarización; Tensiones Residuales; Nitruro de Titanio; Nitruro de Tantalio.

ABSTRACT

In the present study, the stress behavior in TiN/TaN multilayer films, coated on 0.3 mm thick silicon (100)

wafers using the reactive Magnetron Sputtering technique, was investigated. The main objective was to ana-

lyze the influence of the substrate bias and the number of bilayers on the residual stress of the thin films,

while maintaining a constant total thickness. The coatings were produced in an Ar/N₂atmosphere, with a

substrate temperature of 400 °C and bias of -50 V and -250 V. The nanocrystalline structure and morphology

of the multilayers were characterized by X-ray diffraction (XRD) and scanning electron microscopy (SEM),

respectively. The stress was determined by measuring the substrate curvature via laser deflection, using the

Stoney formula. A transition in the stress behavior from tensile to compressive was observed as the bias volt-

age was increased from -50 V to -250 V. Specifically, for a bias of -50 V, the stress was tensile, and its abso-

lute value increased slightly with the number of bilayers. In contrast, for a bias of -250 V, the residual stress

was compressive, and its absolute magnitude tended to decrease when going from 2 to 4 bilayers, subse-

quently stabilizing for a higher number of bilayers. These findings demonstrate the possibility of modulating

the stress state in TiN/TaN multilayer systems by controlling the bias, which is crucial for optimizing the

adhesion and mechanical performance of protective coatings and other surface engineering applications.

Fecha de envío: 26-02-2025 Fecha de aceptación: 26-06-2025 Fecha de publicación: 28-07-2025

Díaz, J.; Angelats, L.; Asencios, J.; Sciéndo ingenium, v. 21, n. 2, pp. 81 – 89, 2025.

Keywords: Thin Films; Magnetron Sputtering; Multilayer; Bias Voltage; Residual Stress; Titanium Nitride;

Tantalum Nitride.

1. INTRODUCCIÓN

Los recubrimientos duros basados en nitruros de metales de transición, como el nitruro de titanio (TiN), son

ampliamente utilizados en la industria desde la década de 1980 (Sundgren, 1982), para proteger componentes

contra el desgaste, gracias a su elevada dureza, que ronda los 20 GPa. Más allá de estas aplicaciones tribológi-

cas, las películas delgadas de TiN también han captado un gran interés para usos en microelectrónica como ba-

rreras de difusión (Tao et al., 1995) y en el campo de la fotónica como materiales plasmónicos (Patsalas et al.,

2015). Paralelamente, los recubrimientos de nitruro de tantalio (TaN) se investigan por sus prometedoras pro-

piedades para diversas aplicaciones tecnológicas (Leng et al., 2001). En las últimas décadas, la investigación se

ha intensificado en los sistemas multicapa del tipo TiN/MeN (donde Me = Ta, Si, Nb, etc.), ya que se ha demos-

trado que esta arquitectura puede producir una mejora significativa en la dureza en comparación con los recu-

brimientos de una sola capa (Arturo Talledo et al., 2015), (Lukaszkowicz et al., 2006)

Un factor fundamental que determina la integridad y el rendimiento de cualquier recubrimiento es la tensión

residual que se genera durante el proceso de recubrimiento (Stoney, 1909). El conocimiento y control de la ten-

sión residual son de suma importancia, dado que si son excesivamente compresivas favorecen la delaminación,

mientras que estados tensivos pueden promover la nucleación de grietas; de ahí la importancia de controlar su

magnitud y su signo (Contreras Romero, Hurtado Macías, et al., 2019), (Aouadi et al., 2021). El estado de la

tensión residual no solo afecta la adhesión (Contreras Romero, Cortínez Osorio, et al., 2019), sino que también

mantiene una estrecha relación con la dureza final del recubrimiento (Hernández-Navarro et al., 2019), (Bahce

& Cakir, 2019).

Las propiedades de las películas depositadas mediante técnicas de pulverización catódica (Sputtering) depen-

den directamente de los parámetros del proceso, como la temperatura, la presión y, de forma destacada, la

energía de los iones que bombardean el sustrato (Wang et al., 2022). La aplicación de un voltaje de polariza-

ción (bias) en el sustrato es una estrategia comúnmente utilizada para incrementar la energía de los iones in-

cidentes, lo que permite obtener películas más densas y uniformes (Dai & Shi, 2021). Esta manipulación de

la energía iónica influye directamente en la microestructura y, por consiguiente, en el estado de stress del

material. Adicionalmente, el espesor individual de las capas y, por ende, el número total de periodos deposi-

tados, condicionan la relajación de tensiones a través de mecanismos de reconformación atómica e interac-

ción interfacial (Huff, 2022), (Liu et al., 2019).

A pesar de que la relación entre el voltaje de polarización y la tensión residual está bien documentada, existe la

necesidad de comprender cómo evoluciona dicha tensión residual en sistemas multicapa complejos cuando se

modifica su arquitectura interna manteniendo un espesor total constante. El presente trabajo busca abordar este

aspecto, investigando sistemáticamente el stress residual en recubrimientos multicapa de TiN/TaN. Para ello, se

fabricaron películas con un número variable de bicapas (2, 4, 8 y 16) bajo dos condiciones de voltaje de polari-

zación (-50 V y -250 V). Se eligió el sistema TiN/TaN por su relevancia como recubrimiento duro avanzado, y

se emplearon sustratos de silicio (100) por sus propiedades mecánicas bien definidas, ideales para la cuantifica-

ción precisa de la tensión residual mediante la técnica de curvatura de oblea, basada en la ecuación de Stoney

(G. Gerald Stoney, 1909). El objetivo es determinar cómo la combinación del número de interfaces y la energía

iónica, controlada por el voltaje de polarización, modula el estado de tensión residual, pasando de un régimen

tensivo a uno compresivo. Los resultados obtenidos permiten establecer directrices de fabricación orientadas a

sintonizar el signo y la magnitud de la tensión residual, lo cual resulta clave para optimizar la adhesión y la vida

útil de estos recubrimientos en aplicaciones de ingeniería de superficies avanzadas.

2. METODOLOGIA

Para la fabricación de los recubrimientos, se utilizaron como sustratos obleas de silicio con orientación cristalo-

gráfica (100) y un espesor de 0.3 mm. Antes del recubrir, los sustratos se sometieron a una secuencia de limpie-

za por ultrasonido de diez minutos en alcohol isopropílico. El proceso de deposición se realizó en un sistema de

Pulverización Catódica por Magnetrón (Magnetron Sputtering), como se muestra en la figura 1, empleando

blancos de titanio (Ti) y tantalio (Ta) con 75 mm de diámetro, 4 mm de espesor y una pureza superior al

99.99%². Se produjeron recubrimientos monocapa de nitruro de titanio (TiN), nitruro de tantalio (TaN) y siste-

mas multicapa de TiN/TaN. La deposición se efectuó en una atmósfera reactiva que consistía en una mezcla de

Argón (Ar) y Nitrógeno (N₂), donde la presión parcial del N₂fue de 1.3×10⁻⁴mbar y la presión total de trabajo

en la cámara se mantuvo en 6.6×10⁻³mbar. Durante todos los procesos, la temperatura del sustrato se estabilizó

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en 400 ± 5 °C mediante control de termopar y la potencia de pulverización catódica por magnetrón se mantuvo

con una corriente de 600 mA y un voltaje de 400 V.

Se prepararon series de muestras multicapa con 2, 4, 8 y 16 bicapas de TiN/TaN. Para cada una de estas confi-

guraciones, se crearon dos conjuntos de muestras aplicando voltajes de polarización (bias) distintos al sustrato:

uno a -50 V y otro a -250 V⁹. Con el fin de mantener un espesor total de recubrimiento constante en todas las

muestras, se ajustaron los tiempos de deposición. Todas las muestras iniciaron con una capa de adhesión de Ti

depositada durante un minuto. Para la muestra de 2 bicapas, el tiempo fue de 16 minutos para TiN y 2 minutos

para TaN por bicapa; para 4 bicapas, fue de 8 minutos de TiN y 1 minuto de TaN; para 8 bicapas, 4 minutos de

TiN y 30 segundos de TaN; y finalmente, para 16 bicapas, 2 minutos de TiN y 15 segundos de TaN. Para el

tratamiento de los resultados, los espesores reales medidos por SEM se introdujeron en la ecuación de Stoney

afinando los valores de tensión residual (σ). Los datos de cada serie se expresaron como media ± desviación

estándar. De este modo, las tasas de crecimiento, monitorizadas por Microscopia Electrónica de Barrido (SEM),

fueron de 48 ± 0,3 nm min⁻¹ para TiN y 36 ± 0,2 nm min⁻¹ para TaN.

Una vez fabricados los recubrimientos, se procedió a su caracterización. La morfología de la sección transversal

y el espesor de las capas se verificaron mediante microscopía electrónica de barrido (SEM), utilizando una ten-

sión de aceleración de 3.0 kV. La estructura cristalina fue analizada por difracción de rayos X (DRX) con un

equipo Bruker D8 Focus que emplea radiación Cu-Kα con una longitud de onda de 0.15406 nm, permitiendo

identificar las fases cristalinas y su orientación. Se adquirieron difractogramas θ–2θ con un paso de 0,02° y un

tiempo de conteo de un segundo por paso.

Las tensiones residuales se determinaron mediante el método de curvatura en un equipo que se encuentra en la

figura 2, que emplea un láser de 633 nm y una base de 30 mm entre haces. Se midió la curvatura de cada oblea

antes y después del recubrimiento. Este método calcula el cambio en el radio de curvatura (R) de la oblea de

silicio antes y después del recubrimiento. Sólo se aceptaron series de datos con coeficiente de determinación R²

> 0,995 en el ajuste polinómico de segundo orden. La tensión residual media (σ) se calculó con la ecuación de

Stoney:

M_Sh_s²

 _av

(1)

6 h_fR

donde, σ_aves el stress medio, R el radio de curvatura del sustrato plano inicial después del recubrimiento, M_s

el módulo biaxial del sustrato, h_sel espesor del sustrato y h_fel espesor del recubrimiento. Usamos el valor

numérico M_s= 1.803 Nm^-2, de acuerdo con la literatura (Janssen et al., 2009). Sólo se aceptaron series de

datos con coeficiente de determinación R² > 0,995 en el ajuste polinómico de segundo orden. La tensión resi-

dual media (σ) se calculó con la ecuación de Stoney. La propagación de errores correspondiente que incluye

la incertidumbre instrumental y la variación en el espesor efectivo de la película arrojó una exactitud global

de ± 0,05 GPa (1σ).

Figura 1. Vista externa de la cámara de vacío.

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Figura 2. Dibujo esquemático de equipo para la medición de esfuerzos

3. RESULTADOS Y DISCUSIÓN

3.1 Resultados

3.1.1. Morfología y Estructura de los Recubrimientos

Los recubrimientos deben mantener un solo espesor final. Para ello la primera bicapa TiN/TaN se recubrió

con una capa de TiN durante 16 minutos y de TaN durante 2 minutos, asimismo la segunda bicapa fue 8 mi-

nutos de TiN y 1 minuto de TaN, luego la tercera bicapa estuvo recubierta durante 4 minutos de TiN y 30

segundos de TaN y finalmente la última bicapa fue de 2 minutos de TiN y 15 segundos de TaN. Todas estas

bicapas tienen una capa de adherencia de Ti de un minuto. Los espesores de las bicapas se muestran en la

tabla 1 respectivamente.

Tabla 1. Lista de recubrimientos de las bicapas TiN/TaN

Material

N° de Capas

Espesor de TiN

(nm)

Espesor de TaN

(nm)

Espesor de la película

(µm)

TiN/TaN

770

574

183

1,75

1,77

1,78

La producción de recubrimientos multicapa de TiN/TaN con un espesor total constante se logró mediante el

ajuste sistemático de los tiempos de deposición para las series de 2, 4, 8 y 16 bicapas. La verificación de la

estructura y el espesor se realizó mediante microscopía electrónica de barrido (SEM) en modo de sección

transversal. Las micrografías revelaron un espesor total de aproximadamente 1695 nm, que incluye una capa

de adhesión de titanio de 79 nm, como se ve en la figura 3.

El análisis morfológico muestra diferencias notables en función del número de bicapas. En la muestra con 2

bicapas (Figura 3), se observa una clara estructura de crecimiento columnar que se atenúa conforme disminu-

ye el espesor individual de bicapa, donde los granos se extienden a través de las gruesas capas individuales

de TiN. En contraste, para la muestra con 16 bicapas (Figura 4), donde las capas individuales son significati-

vamente más delgadas, esta estructura columnar se ve interrumpida repetidamente por las interfaces

TiN/TaN, resultando en un refinamiento microestructural y una disminución del carácter columnar pronun-

ciado. El ancho de columna cae de 80 ± 5 nm (2 bicapas) a 35 ± 3 nm (16 bicapas). La mayor densidad con-

cuerda con el descenso de esfuerzo tensivo. Las interfaces entre las capas de TiN (zonas oscuras) y TaN (zo-

nas claras) son distinguibles en ambas configuraciones. La interfaz TaN/TiN permanece nítida en profundi-

dad aun en las muestras de 16 bicapas. No se detectan microgrietas ni vacancias, indicando integridad estruc-

tural.

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Figura 3. Micrografía de un sistema multicapa TiN – TaN, con 2 bicapas

Figura 4. Micrografía de un sistema multicapa TiN – TaN, con 16 bicapas

3.1.2. Análisis por Difracción de Rayos X (DRX)

Los difractogramas muestran picos característicos de TiN-fcc (111) y TaN-fcc (100), cuya intensidad relativa

evoluciona con el número de bicapas. Los difractogramas de rayos X (Figura 5) confirman la naturaleza

nanocristalina de los recubrimientos. El pico intenso a 2θ≈69° corresponde al plano (400) del sustrato de sili-

cio monocristalino. En las muestras de 2 y 4 bicapas, se observa un pico de difracción predominante alrede-

dor de 2θ=36.7°, correspondiente al plano (111) del TiN, con un parámetro de red calculado de aproximada-

mente a=0.42 nm.

A medida que el número de bicapas aumenta a 8, emerge un segundo pico a 2θ≈35.98°, identificado como el

plano (100) del TaNcon parámetro de red 0,25 nm. En la muestra de 16 bicapas, este pico del TaN (100) se

vuelve predominante, mientras que la intensidad relativa del pico de TiN (111) disminuye. Esta evolución

indica un cambio en la textura cristalográfica preferencial del sistema multicapa al reducirse el espesor de las

capas individuales. Adicionalmente, se observa una disminución general de la intensidad de los picos de di-

fracción de los nitruros al aumentar el número de bicapas, lo cual es consistente con la reducción del volu-

men de difracción de cada capa individual y refinamiento del tamaño de grano (Xi et al., 2017). Aplicando la

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ecuación de Scherrer nos da como resultado 25 ± 2 nm para la bicapa TiN /TaN; ambos descienden a ≈ 13 ±

3 nm en 16 bicapas.

Figura 5. Difractograma de Rayos X para TiN/TaN de distinto número de capas. a) 2 capas, b) 4 capas, c) 8 capas y d) 16

capas.

3.1.3. Medidas de Tensión Residual. La Figura 6 resume las mediciones de tensión residual para todas las

configuraciones de multicapas, mostrando una fuerte dependencia con el voltaje de polarización (bias) apli-

cado al sustrato. Para -50 V de polarización: Todos los recubrimientos exhiben una tensión residual tensiva

(valores positivos). El valor del stress se incrementa ligeramente desde +0.1 ± 0,05 GPa para 2 bicapas hasta

aproximadamente +0.3 ± 0,05 GPa.para 8 y 16 bicapas (Ponce et al., 2020). Para -250 V de polarización:

Se produce una transición a una tensión residual fuertemente compresiva (valores negativos) (Lee et al.,

2012). La magnitud del stress es máxima para la muestra de 2 bicapas (-1.7 ± 0,05 GPa), disminuye a -1.8 ±

0,05 GPa para 4 bicapas y luego se mantiene relativamente estable para 8 y 16 bicapas_.

Figura 6. Stress compresivo en función del número de bicapas de TiN/TaN de sistema de multicapas para bias de -50 V

y -250 V.

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3.2 Discusión

La discusión integra los resultados para explicar cómo los parámetros del proceso influyen en la microestruc-

tura y las propiedades mecánicas. La interrupción del crecimiento columnar al aumentar el número de bica-

pas es un resultado directo del diseño experimental (Valdez et al., 2021). Este refinamiento del grano, causa-

do por la renucleación en cada nueva interfaz, es un mecanismo conocido para el endurecimiento en sistemas

multicapa (Pogrebnjak et al., 2019). El cambio en la textura cristalográfica, pasando de una orientación TiN

(111) a una con mayor presencia de TaN (100), sugiere que la energía superficial y las cinéticas de creci-

miento se ven alteradas cuando las capas son extremadamente delgadas (Valdez et al., 2021), (Aouadi et al.,

2021).

La transición del stress de un estado tensivo a uno fuertemente compresivo al aumentar el voltaje de polari-

zación de -50 V a -250 V es el hallazgo más significativo y es consistente con reportes previos en la literatu-

ra¹⁶. Este comportamiento se explica por el mecanismo de "atomic peening" (bombardeo atómico). A bajo

voltaje de polarización (-50 V), la energía de los iones de argón y de la especie depositada es insuficiente

para causar una densificación significativa, y la tensión residual resultante puede originarse por la unión de

islas durante el crecimiento o por la diferencia de coeficientes de expansión térmica entre el recubrimiento y

el sustrato. Sin embargo, a -250 V, el bombardeo de iones energéticos sobre la película en crecimiento es

mucho más intenso. Estos iones desplazan átomos de la superficie y los introducen en sitios intersticiales de

la red, generando una alta densidad de defectos y, como consecuencia, una elevada tensión residual compre-

siva. Este efecto es también responsable de la densificación de la película.

El leve corrimiento de los picos de difracción mencionado en el trabajo puede interpretarse como una mani-

festación de estas tensiones internas a nivel de la red cristalina, como se ha reportado en otros estudios. La

variación no monotónica de la tensión compresiva con el número de bicapas (disminución de 2 a 4 bicapas)

sugiere una compleja interacción entre la tensión residual generada dentro de las capas y posibles mecanis-

mos de relajación en las interfaces. Un mayor número de interfaces podría proporcionar vías para la disipa-

ción parcial de la tensión residual, compitiendo con la generada por el bombardeo iónico.

En conclusión, el estudio demuestra que el voltaje de polarización es una herramienta dominante para modu-

lar el estado de la tensión residual en multicapas de TiN/TaN, permitiendo pasar de un régimen tensivo a uno

compresivo. Esta capacidad de ingeniería de la tensión residual es crucial para optimizar la adhesión y el ren-

dimiento funcional de los recubrimientos.

4. CONCLUSIONES

El voltaje de polarización aplicado al sustrato resultó el factor determinante sobre la naturaleza y magnitud de

la tensión residual en las multicapas de TiN/TaN, para (−50 V) generaron tensiones tensivas moderadas

(+0,14 a +0,33 GPa), mientras que un voltaje de polarización elevado (−250 V) indujo un régimen compresi-

vo controlado (−1,70 a −1,68 GPa).

Las micrografías SEM mostraron refinamiento columnar de 80 ± 5 nm (2 bicapas) a 35 ± 3 nm (16 bicapas) y

densificación progresiva en la serie de alto voltaje de polarización, favoreciendo la reducción de porosidad y,

en consecuencia, el incremento de compresión interna. El número de bicapas, si bien influye en el refina-

miento de la microestructura columnar de los recubrimientos, tiene un efecto secundario sobre la magnitud de

la tensión residual en comparación con la fuerte influencia del voltaje de polarización. Una configuración de

8–16 bicapas depositada a −250 V ofrece un balance favorable: compresión moderada (≈ −1,6 GPa) que in-

hibe grietas radiales sin comprometer la adhesión, junto con interfaces densas que elevan la tenacidad.

Los resultados confirman que la ingeniería de interfaces no sólo es necesario el ajuste de espesor total como

estrategia para controlar tensiones residuales en superredes nitruradas. La investigación demuestra que com-

binar un control preciso del voltaje de polarización con un diseño multicapa ajustado proporciona una vía

adecuada para sintonizar las tensiones residuales y, por ende, el desempeño mecánico de recubrimientos

TiN/TaN destinados a aplicaciones de alta exigencia tribológica y térmica. Este hallazgo confirma que es

posible modular e ingeniar el estado mecánico de las películas delgadas, lo cual es fundamental para optimi-

zar la adhesión y prevenir fallos como la deslaminación en aplicaciones prácticas.

Díaz, J.; Angelats, L.; Asencios, J.; Sciéndo ingenium, v. 21, n. 2, pp. 81 – 89, 2025.

5. AGRADECIMIENTOS

Un agradecimiento especial al Dr. Arturo Talledo, director del Laboratorio de Sputtering de la Universidad Na-

cional de Ingeniería por el apoyo en la realización de los recubrimientos del presente trabajo.

REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS

Aouadi, K., Nouveau, C., Besnard, A., Tlili, B., Montagne, A., & Chafra, M. (2021). The Effect of Bilayer

Periods and Their Thickness in Magnetron Sputtering Protective Multilayer Coatings for Tribological

Applications. Journal of Materials Engineering and Performance, 30(4), 2526–2535.

https://doi.org/10.1007/s11665-021-05587-6

Arturo Talledo, Junior Asencios, Karin Paucar, Alcides López, Carsten Benndorf, Rolando Nuñez, & an Pe-

tersen. (2015). Hardness Enhancement and Corrosion Current of Multilayer Coatings Based on Titanium

Nitride. Journal of Materials Science and Engineering A, 5(8), 257-268.

https://doi.org/10.17265/2161-6213/2015.7-8.002

Bahce, E., & Cakir, N. (2019). Tribological investigation of multilayer CrN/CrCN/TaN films deposited by

close field unbalanced magnettron sputtering. Reviews on Advanced Materials Science, 58(1), 271–279.

https://doi.org/10.1515/rams-2019-0036

Contreras Romero, E., Cortínez Osorio, J., Talamantes Soto, R., Hurtado Macías, A., & Gómez Botero, M.

(2019). Microstructure, mechanical and tribological performance of nanostructured TiAlTaN-

(TiAlN/TaN)n coatings: Understanding the effect of quaternary/multilayer volume fraction. Surface and

Coatings Technology, 377, 124875. https://doi.org/10.1016/j.surfcoat.2019.07.086

Dai, W., & Shi, Y. (2021). Effect of bias voltage on microstructure and properties of tantalum nitride coat-

ings deposited by rf magnetron sputtering. Coatings, 11(8), 911.

https://doi.org/10.3390/coatings11080911

Stoney, G. (1909). The tension of metallic films deposited by electrolysis. Proceedings of the Royal Society

of London. Series A, Containing Papers of a Mathematical and Physical Character, 82(553), 172–175.

https://doi.org/10.1098/rspa.1909.0021

Hernández-Navarro, C., Rivera, L. P., Flores-Martínez, M., Camps, E., Muhl, S., & García, E. (2019). Tribo-

logical study of a mono and multilayer coating of TaZrN/TaZr produced by magnetron sputtering on AI-

SI-316L stainless steel. Tribology International, 131, 288–298.

https://doi.org/10.1016/j.triboint.2018.10.034

Huff, M. (2022). Review Paper: Residual Stresses in Deposited Thin-Film Material Layers for Micro- and

Nano-Systems Manufacturing. In Micromachines 13(12), 2084. https://doi.org/10.3390/mi13122084

Janssen, G. C. A. M., Abdalla, M. M., van Keulen, F., Pujada, B. R., & van Venrooy, B. (2009). Celebrating

the 100th anniversary of the Stoney equation for film stress: Developments from polycrystalline steel

strips to single crystal silicon wafers. In Thin Solid Films. 517, 1858–1867.

https://doi.org/10.1016/j.tsf.2008.07.014

Lee, C. Te, Cho, W. H., Shiao, M. H., Hsiao, C. N., Tang, K. S., & Jaing, C. C. (2012). Effects of DC bias on

the microstructure, residual stress and hardness properties of TiVCrZrTaN films by reactive RF magne-

tron sputtering. Procedia Engineering, 36, 316–321. https://doi.org/10.1016/j.proeng.2012.03.046

Leng, Y. X., Sun, H., Yang, P., Chen, J. Y., Wang, J., Wan, G. J., Huang, N., Tian, X. B., Wang, L. P., &

Chu, P. K. (2001). Biomedical properties of tantalum nitride films synthesized by reactive magnetron

sputtering. In Thin Solid Films. 398 –399, 471-475. https://doi.org/10.1016/S0040-6090(01)01448-1

Liu, H., Tang, J.-F., Wang, X., Li, W., & Chang, C.-L. (2019). Effects of nitrogen-argon flow ratio on the

microstructural and mechanical properties of TiAlSiN/CrN multilayer coatings prepared using high power

impulse magnetron sputtering. Journal of Vacuum Science & Technology A: Vacuum, Surfaces, and

Films, 37(5), 51501. https://doi.org/10.1116/1.5100340

Lukaszkowicz, K., Dobrzański, L. A., Zarychta, A., & Cunha, L. (2006). Mechanical properties of multilayer

coatings deposited by PVD techniquesonto the brass substrate. Journal of Achievements in Materials and

Manufacturing Engineering, 15(1–2), 47–52.

https://citeseerx.ist.psu.edu/document?repid=rep1&type=pdf&doi=e4f404585ecce4ac320380426f076f69

602918c4

Díaz, J.; Angelats, L.; Asencios, J.; Sciéndo ingenium, v. 21, n. 2, pp. 81 – 89, 2025.

Patsalas, P., Kalfagiannis, N., & Kassavetis, S. (2015). Optical properties and plasmonic performance of tita-

nium nitride. Materials, 8(6), 3128–3154. https://doi.org/10.3390/ma8063128

Pogrebnjak, A., Smyrnova,K., & Bondar,O. (2019). Nanocomposite multilayer binary nitride coatings based

on transition and refractory metals: Structure and properties. In Coatings 9(3), 155.

https://doi.org/10.3390/coatings9030155

Ponce, S., Calderon, N. Z., Ampuero, J. L., La Rosa-Toro, A., Talledo, A., Gacitúa, W., & Pujada, B. R. (15-

17 August 2020). Influence of the substrate bias on the stress in Ti-DLC films deposited by dc magnetron

sputtering. Journal of Physics: Conference Series, 1558(1). https://doi.org/10.1088/1742-

6596/1558/1/012009

Sundgren, J.-Eric. (1982). Formation and characterization of titanium nitride and titanium carbide films pre-

pared by reactive sputtering. Department of Physics and Measurement Technology, Linkoping University ,

issue 79. ISBN 91-7372-531-5

Tao, J., Cheung, N. W., & Hu, C. (1995). Electromigration Characteristics of TiN Barrier Layer Material. In

Ieee Electron Device Letters 16(6), 230-232. https://doi.org/10.1109/55.790718

Valdez, K. P., Castillo, H. A., Quintero-Orozco, J. H., Restrepo-Parra, E., & de la Cruz, W. (2021). Influence

of bilayers period on mechanical properties of TaNx/TaCx multilayers obtained by direct current magne-

tron sputtering. Thin Solid Films, 734, 138845. https://doi.org/10.1016/j.tsf.2021.138845

Wang, Y., Shi, X., Liu, M., Yang, Y., Gao, Q., Zhu, B., & Xu, L. (2022). Structure and properties of Ta

doped TiN films prepared using different sputtering powers for Ta target. Processing and Application of

Ceramics, 16(3), 191–200. https://doi.org/10.2298/PAC2203191W

Xi, Y., Gao, K., Pang, X., Yang, H., Xiong, X., Li, H., & Volinsky, A. A. (2017). Film thickness effect on

texture and residual stress sign transition in sputtered TiN thin films. Ceramics International, 43(15),

11992–11997. https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2017.06.050