Crecimiento y caracterización de películas delgadas de vo, V6O13 y VO2 por sputtering magnetron dc

Abstract

Thin films of several vanadium oxides in pure phases: VO, V6O13 and VO2, were grown on glass substrates. The deposition technique used was reactive dc magnetron sputtering. Fabrication of the films with different phases was achieved by varying growth conditions, particularly substrate temperature and the oxygen/argon ratio in the vacuum chamber. X-ray diffraction studies showed that the V6O13 films are highly oriented en the (00l) direction, which had not been previously reported for films grown by sputtering. Good structural orientation was also found for the VO and VO2 films. The films were characterized for their optical properties, by transmission measurements in the visible and ultraviolet range, as well as for their electrical properties, by measurements of the change in resistance as a function of temperature. Some of the properties, both optical and electrical, exhibited by polycrystalline V6O13 powders were verified. Optical transmittance results for VO thin films, which had not been published before, are reported. For the V6O13 films no evidence was found for a semiconductor - to – metal transition in the temperature range 120-200K, in which the material behaved as a semiconductor. This contradicts previously published results for V6O13 powders, but agrees with results previously published for films of this material grown by the CVD technique.

Se crecieron películas delgadas de distintos de óxidos de vanadio en fases puras: VO, V6O13 y VO2, sobre substratos de vidrio. La técnica de deposición utilizada fue “sputtering” reactivo con magnetrón dc. La fabricación de las películas de distintas fases se logró variando condiciones de deposición, particularmente la temperatura del substrato y la proporción de oxígeno/argón en la cámara de vacío. Estudios de difracción rayos x demostraron que las películas de V6O13 son altamente orientadas en la dirección (00l) lo que no había sido reportado anteriormente para películas crecidas por la técnica de “sputtering”. Se encontró también buena orientación estructural para las películas de VO y de VO2. Las películas fueron caracterizadas por sus propiedades ópticas realizándose medidas de transmitancia en el rango de luz visible y ultravioleta, así como por sus propiedades eléctricas, midiéndose el cambio de la resistencia en función de la temperatura. Verificamos con películas delgadas algunas propiedades, tanto ópticas como eléctricas, que exhibe el polvo policristalino de V6O13. Reportamos resultados para transmitancia óptica en películas delgadas de VO, que no habían sido reportadas hasta el momento. Para las películas de V6O13 no se encontró evidencia de una transición de semiconductor a metal en el rango de temperatura de 120K a 200K, en el cual el material se comportó como semiconductor. Esto contradice resultados que han sido previamente publicados para polvos de V6O13, pero está de acuerdo con resultados publicados para películas de este material crecido por la técnica de deposición por vapor químico (CVD por sus siglas en inglés).