Síntesis sol-gel de películas delgadas de (Ba 1-xCax)(Ti 1-y Zry)O3

MARCELO STACHIOTTI; NORA PELLEGRI; NADIA MAMANA

Mar del Plata

Jornada; JONICER 2017; 2017

Asociación Técnica Argentina de Cerámica

En el año 2003 la Unión Europea (UE) incluyó en su legislatura el reemplazo de los materiales que contuvieran plomo (Pb) debido a su alta toxicidad. Esto provocó que, en el área de su aplicación en dispositivos electrónicos, las investigaciones se abocaran a desarrollar películas delgadas ferroeléctricas concomposiciones libre de plomo. En un comienzo, las primeras composiciones ensayadas fueron aquellas más simples del tipo ABO3, por ejemplo, BaTiO3, KNbO3. En los últimos años debido al descubrimiento de que las propiedades piezoeléctricas son resaltadas en la zona cercana al borde de fase morfotrópico se investigaron composiciones más complejas. Sin embargo, si bien se ha logrado conseguir composiciones que presentan un alto coeficiente piezoeléctrico, aún se deben mejorar en estas composiciones características como su alta temperatura de sinterización y su baja temperatura de Curie. En vista a esta problemática nos dedicamos a la síntesis de films delgados de composición Ba0.85Ca0.15Zr0.1Ti0.9O3 o (BZT?0.5BCT) sobre sustratos de (Pt/TiO2/SiO2/Si). La síntesis del material cerámico fue realizada por el método sol gel partiendo de n-propóxido de zirconio, n-butóxido de titanio y de los acetatos de calcio y bario. El solvente elegido para esta síntesis fue el etanol y ácido acético utilizando, además, acetoín como estabilizante. Para encontrar las condiciones óptimas de síntesis se probaron diferentes concentraciones de los iones en solución. Los films fueron depositados por spin-coating aplicando un tratamiento térmico de 200°C y 500°C entre capa y capa. Posteriormente, se aplicaron tratamientos térmicos finales a diferentes temperaturas en el rango entre 600°C y 900°C con el fin de alcanzar la estructura cristalina deseada. Laevolución de la fase cristalina para cada temperatura fue determinada mediante la difracción de rayos X (DRX). El espesor de las películas fue medido por elipsometría. Para determinar la morfología de las películas se registraron imágenes de microscopía de fuerza atómica (AFM) y microscopía electrónica debarrido (SEM). Con el fin de realizar medidas eléctricas, se depositaron sobre las películas micro-electrodos de platino.