Crecimiento y caracterización eléctrica y estructural de películas delgadas de bixTiyOz producidas mediante magnetrón sputtering

Abstract

El titanato de bismuto (Bi4Ti3O12) es un material que presenta propiedades ferro eléctricas, piezoeléctricas y piro eléctricas, ´útiles para dispositivos electrónicos. En esta investigación, se estudiaron las propiedades estructurales, morfológicas, químicas y ferro eléctricos de películas delgadas Bi4Ti3O12 depositadas sobre sustratos de Si (100) mediante la técnica de magnetrón sputtering rf y obtenidos por tratamiento térmico en atmósferas de oxígeno y aire seco. Los resultados mostraron el carácter ferro eléctrico de las películas debido a la formación de la fase Bi4Ti3O12 según resultados de difracción de rayos X, Espectroscopia Raman e infrarroja. Las películas ferro eléctricamente presentaron una influencia significativa de la atmósfera de tratamiento térmico por la producción de defectos puntuales, que impiden el movimiento de dipolos. Morfológicamente las películas mostraron superficies suaves con un mayor tamaño de grano y rugosidad en aire, así como en una mejor respuesta ferro eléctrico. También se simularon los ciclos de histéresis de ferro eléctricos con defectos de dipolos anclados, mediante el método Monte Carlo.

Abstract. Bismuth titanate (Bi4Ti3O12) is a material that shows ferroelectric, piezoelectric and pyroelectric properties, suitable for electronic devices. In this research, the structural, morphological, chemical and ferroelectric properties of Bi4Ti3O12 thin films deposited onto Si(100) by means of magnetron sputtering rf technique and obtained by thermal treatment in oxygen and dry air atmospheres were studied. Results showed the ferroelectric character of the thin films due to the formation of Bi4Ti3O12 according to X ray diffraction, Raman and Infrared spectroscopy results. From ferroelectric behavior the thin films exhibited a significant influence of annealing atmosphere by yielding point defects which prevent the dipole movement. A smooth surface with higher grain size and roughness were observed in morphology results for thin films in air atmosphere, and a better ferroelectric response as well. Also hysteresis loops of ferroelectrics with pinned dipole defects were simulated through Monte Carlo Method.