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TAZ-PFC-2012-488

Preparación de blancos y películas delgadas conductoras de SrTiO3:Nb

Muñoz Oliete, Jara Teresa
Pardo Gracia, José Ángel (dir.)

Universidad de Zaragoza, Escuela de Ingeniería y Arquitectura, 2012
Ciencia y Tecnología de Materiales y Fluidos department, Ciencia de los Materiales e Ingeniería Metalúrgica area

Ingeniero Técnico Industrial (Esp. Química Industrial)

Abstract: El presente proyecto de fin de carrera se enmarca en una de las líneas de investigación actualmente en marcha en el Instituto de Nanociencia de Aragón (INA), relacionada con la preparación mediante deposición por láser pulsado (PLD) de películas delgadas epitaxiales de óxidos funcionales con estructura de perovskita. Entre los materiales estudiados se encuentran algunos ferromagnéticos, ferroeléctricos y multiferroicos. Los óxidos con la estructura de la perovksita ABO3 forman una familia muy versátil en cuanto a su composición y propiedades. La preparación en forma de película delgada epitaxial puede producir materiales con excelente calidad cristalina y una mínima concentración de fronteras de grano, lo que permite el estudio de sus características intrínsecas. Uno de los sustratos comerciales con estructura de perovskita más habituales es el SrTiO3. Además de encontrarse presente en la naturaleza como mineral (tausonita), está bien establecido el crecimiento de monocristales por la técnica de Verneuil. Tiene gran estabilidad química, una elevada constante dieléctrica y estructura cúbica a temperatura ambiente (con parámetro de red 3,905 Å), lo que le convierte en un material muy adecuado como sustrato para la deposición de películas epitaxiales de otros óxidos con estructura de perovskita. Para la medida de algunas propiedades eléctricas y magnéticas de películas (por ejemplo la polarización de un ferroeléctrico o la magnetorresistencia de una unión túnel) se requiere que el material objeto de estudio se deposite sobre un electrodo que sea conductor. Si además es necesario que tenga la estructura de la perovskita, el número de candidatos es muy limitado. Si bien el SrTiO3 estequiométrico es un excelente aislante eléctrico, la presencia de impurezas puede aumentar mucho su conductividad. Uno de los dopantes más habituales es el Nb [1]. Modificando su concentración y las condiciones de síntesis, la resistividad a temperatura ambiente del SrTiO3:Nb puede hacerse variar entre 10-3 ·cm y 103 ·cm. Aunque hay disponibles sustratos monocristalinos comerciales de SrTiO3 dopado con Nb [2], su elevado precio aconseja recurrir a otras estrategias. Una opción es utilizar sustratos estándar de SrTiO3, mucho más económicos, y depositar sobre ellos una película delgada de SrTiO3:Nb. Para ello hay que disponer de un blanco cerámico de esa composición. Así pues, el primer objetivo de este proyecto de fin de carrera es la fabricación de pastillas cerámicas de SrTiO3 dopadas con una concentración de Nb en torno al 1% atómico. El segundo objetivo es utilizar estas pastillas como blancos para la deposición por PLD de películas delgadas epitaxiales que sean conductoras sobre sustratos comerciales de SrTiO3. El texto del proyecto está organizado de la siguiente manera: en el primer capítulo se explica brevemente la química del sistema SrO-TiO2 y se repasan las propiedades del SrTiO3 puro y dopado con Nb. El capítulo 2 explica las técnicas experimentales utilizadas para la preparación y caracterización de los blancos y de las películas. El tercer y último capítulo recoge los resultados obtenidos y su discusión, para terminar con las conclusiones y un listado de la bibliografía consultada. Los pasos a seguir han sido: realizar blancos de SrTiO3 para encontrar las condiciones óptimas, y más tarde hacer los mismos blancos con un 1% y 2% de Nb. Con ellos se ha procedido a la deposición por láser de una película delgada y se ha realizado los análisis pertinentes de XRR, XRD y conductividad, dando como resultado la confirmación de que la película de SrTiO3:Nb es conductora.


Free keyword(s): xrd ; xrr ; películas delgadas ; blancos ; pld ; sto
Tipo de Trabajo Académico: Proyecto Fin de Carrera

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 Record created 2012-08-31, last modified 2012-11-26


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