Deposición y caracterización de películas delgadas de KTa1-x NbxO3 (ktn) dopadas con litio

Abstract

In this research work suitable conditions were found for deposition of epitaxial thin films of potasium niobate-tantalate (KTN) and lithium-doped potassium-niobate tantalate (KLTN) using the Pulsed Laser Deposition (PLD) technique. Thin films with preferential (100) orientation and no extraneous phases were obtained. From the morphological study of the films it can be concluded that they have smooth surfaces with average roughness near 45 Å rms. From an x-ray diffraction study of the KTN and KLTN films grown using a complementary KNO3 target it was determined that no peak shifts or additional peaks which could be attributed to incorporation of the lithium dopant; that is, no structural differences were observed between the KTN and lithium – doped films. However, films deposited using a K1-yLiyNO3 complementary target under nominally identical conditions to the other films did show peaks evidencing a change in the KTN structure which can be attributed to lithium incorporation in its structure. The epitaxial character of the films growns on both MgO and SrTiO3 substrates was demonstrated by an x-ray diffraction study for off- plane orientations of the samples.

En el presente trabajo de investigación se han encontrado las condiciones apropiadas para depositar películas delgadas epitaxiales de niobato- tantalato de potasio (KTN) y niobato- tantalato de potasio dopado con litio (KLTN) por la técnica de deposición con láser pulsado (PLD). Se lograron películas con orientación preferencial en la dirección (100) sin fases distintas a la del material. Del análisis morfológico de las películas se desprende que estas tienen superficies suaves con rugosidades promedio alrededor de 45 Å RMS. Con el estudio de la difracción de rayos X realizado a películas de KTN y KLTN crecidas con un blanco complementario KNO3, no se encontraron desplazamientos ni picos adicionales que puedan ser atribuibles a la presencia de litio como dopante; es decir no se observaron diferencias estructurales entre las películas de KTN y las dopadas con litio. Sin embargo, películas depositadas empleando como blanco complementario K1-yLiyNO3 bajo condiciones nominalmente iguales a las anteriores mostraron picos que evidencian un cambio en la estructura de KTN el cual puede ser atribuido a la incorporación de litio en la estructura del material. El carácter epitaxial de las películas crecidas tanto sobre MgO como sobre SrTiO3 se demostró mediante un estudio de difracción de rayos x para orientaciones fuera del plano superficial de las muestras.