Obtencion y caracterizacion de películas delgadas de BCZT

M.G. STACHIOTTI; MAMANA N; PELLEGRI, NORA

Buenos Aires

Congreso; 103a Reunion Asociacion Física Argentina; 2018

Asociación Física Argentina

A principios del siglo XXI los países europeos, mediante acuerdos internacionales, se comprometieron a disminuir la utilizacion de materiales que contuvieran plomo en su composicion, lo cual condujo al desarrollo de diversas líneas de investigacion. El desafío que teníandichas investigaciones era el de conseguir materiales que posean propiedades piezoelectricas tan buenas como el titanato zirconato de plomo (PZT) pero que no contuvieran plomo en su composicion, es decir, menos toxicas. Estos nuevos materiales fueron catalogados como materiales libres de plomo. Entre los primeros resultados promisorios se encontraban compuestos con composiciones tipo ABO3, por ejemplo, BaTiO3, KNbO3. Sin embargo, en los ultimosaños se han encontrado que utilizando composiciones mas complejas en zonas cercanas a lo que se conoce como borde de fase morfotropico, se obtienen materiales cuyas propiedades piezoelectricas se encuentran resaltadas. Debido a esto, la composicion elegida para nuestrotrabajo consiste en una composicion compleja, Ba0,85 Ca0,15 Zr0,1 Ti0,9 O3 (BCZT). En particular, nuestro objetivo radica en la preparacion de films delgados con buenas propiedades ferroelectricas dado que los mismos podrıan ser luego utilizados como componentes de dispositivos electr´onicos. Para esto, se realizo la sıntesis de pelıculas delgadas a partir del metodo Sol-Gel utilizando como precursores propoxido de zirconio, n-butoxido de titanio y acetatos de calcio y bario, en solucion etanolica. Además, fue necesaria la utilizacion de acido acetico y acetoın para lograr la obtencion de soluciones estables. Luego de la preparacion, la mezcla, fue sometida a un reflujo con el objetivo de provocar el avance de las reacciones de hidrolisis y condensacion que tienen lugar en esta ruta de sıntesis. Una vez obtenida la solucion precursora de BCZT, la misma fue depositada aplicando tecnica despin coating sobre sustratos de Pt/TiO2 /SiO2 /Si. La utilizacion de dichos sustratos se debe a su compatibilidad en la caracterizacion de las propiedades ferroelectricas. Para lograr la obtencion de pelıculas de un espesor apropiado fue necesario realizar el dep´osito de varias capas, realizando un tratamiento termico de 200o C y 550 o C entre capa y capa. Las pelıculas ası obtenidas fueron sometidas a un tratamiento termico final en el rango de los 700 C y900 C para lograr la cristalizacion del material. La obtenci´on de la estructura perovskita fue corroborada por difraccion de rayos X. El espesor de las pelıculas fue determinado utilizan- do un elipsometro. Para la caracterizacion electrica y ferroelectrica fue necesario realizar el deposito microelectrodos de platino sobre las pelıculas. Las propiedades ferroelectricas de las mismas fueron medidas utilizando un medidor de polarizacion Sawyer-Tower. Finalmente, se registraron imagenes de microscopıa de fuerza atomica (AFM) para determinar la morfologıa de las pelıculas.