Depósito de láminas delgadas de titanatos de plomo y niobatos por ablación con láser

Abstract

Se ha utilizado la técnica de depósito mediante ablación con láser para la formación de láminas delgadas de materiales ferroeléctricos con interés potencial en aplicaciones micro y optoelectrónicas. En particular, se ha estudiado el depósito de láminas delgadas de titanatos de plomo modificados con calcio o samario sobre sustratos de silicio monocristalino recubiertos con electrodos de platino, así como sobre otros sustratos monocristalinos (MgO y SrTiO 3). Estas modificaciones del titanato de plomo resultan mayormente de interés en aplicaciones piro y piezoeléctricas. Se han caracterizado los páramelos que influyen en el depósito para la obtención de láminas cristalinas de la estequiometría adecuada. Además se ha realizado una comparación de la composición y calidad de los electrodos de las láminas formadas por ablación con láser y de las formadas mediante la técnica sol-gel. Con este fin se han utilizado técnicas de perfilometría, absorción y reflectividad ópticas, EDX, RBS, SEM, XRD y GIXRD. Por otra parte, y por sus aplicaciones optoelectrónicas se ha realizado el depósito de láminas de niobato de potasio y de niobato de bario y sodio sobre sustratos de MgO y, por primera vez, de niobato de potasio sobre zafiro y niobato de litio. Se ha puesto particular énfasis en la comprensión de los fenómenos fisico-químicos que conducen a una pérdida del metal alcalino durante el depósito. Para ello se ha estudiado la modificación del blanco, los efectos de retrodispersión del plasma y los fenómenos de difusión de la lámina en el sustrato.

Pulsed laser deposition (PLD) technique has been used for the formation of ferroelectric thin films with interest in microelectronics and optoelectronics. In particular, calcium or samarium modified lead titanate thin films have been deposited by PLD on Pt/Ti02/Si02/(001)Si substrates as well as on other single crystalline substrates (MgO and SrTiO3). The experimental conditions to obtain crystalline films with the composition required have been determined. Further, a comparison between the composition and electrode quality of PLD and sol-gel processed films has been performed. For the study, profilometry, optical absorption, reflectance, EDX, RBS, SEM, XRD and GIXRD techniques have been used. Moreover, because of its opticál applications, potassium niobate and barium-sodium niobate thin films have been deposited on MgO and, for the first time to our knowledge, potassium niobate on sapphire and on lithium niobate. This work is aimed to understand the origin of the alkaline metal loss observed in films formed by PLD technique. For this purpose, we have studied the target modification, the backscattering of the plome and the film diffusion into the substrate.