Crecimiento y caracterizacion de peliculas delgadas de V₆O₁₃

Abstract

In the research here discussed, V₆O₁₃ thin films were deposited on silicon glass substrates (SiO2) by DC magnetron sputtering. The V₆O₁₃thin films were obtained by thermally treating V₂O₅ thin films grown by the spin coating technique. The structural properties of the thin films were analyzed by X-ray diffraction. The characteristic planes corresponding to the orthorhombic structure of V₂O₅ were observed, as well as the monoclinic structure of V₆O₁₃ with a preferential orientation along the (001) direction. The thin films were electrically characterized with the van der Pauw technique, measuring the resistivity as a function of temperature in the 80K to 300K range. The semiconductor to metal transition at 150K that has been reported for this material’s powder was not observed, which coincides with published results for thin films of the material. These differences could be attributed to stoichiometrical variations of the material. In an attempt to solve this problem, the material was treated in its equilibrium conditions. After a thermal treatment was performed to the V₆O₁₃ samples, it was observed that the diffraction planes are similar to those seen for the material in bulk. The morphology of the thin films was examined by atomic force microscopy (AFM). The V₆O₁₃ thin films showed rough surfaces and different grain sizes, before and after the thermal treatment. However, the resistivity measurements did not reveal the metal-insulator transition of the material in powder form.

En este trabajo de investigación se depositaron películas delgadas de V6O13 sobre sustratos de vidrio (SiO₂) por la técnica de sputtering magnetrón DC. Además, se logró obtener películas V₆O₁₃ por medio un tratamiento térmico realizado a películas delgadas de V₂O₅ que fueron crecidas por la técnica de sol gel spin coating. Las propiedades estructurales de las películas delgadas se estudiaron por la técnica de difracción de rayos X. Se observaron planos característicos de la estructura ortorrómbica del V₂O₅; al igual que se identificó la estructura monoclínica correspondiente al V₆O₁₃ con una orientación preferencial en la dirección (001). La caracterización eléctrica de las películas de V₆O₁₃ se realizó con la técnica de van der Pauw midiendo la resistividad en función de la temperatura en el rango de 80K a 300K. No se observó en los resultados la transición de semiconductor a metal a la temperatura de 150K reportada para el material en polvo lo que concuerda con los resultados publicados para películas de este material. Estas diferencias en los resultados pueden ser adjudicados a variaciones en la estequiometria del material. En un intento por resolver este problema se realizó un tratamiento térmico en las condiciones de equilibrio del material. Después del tratamiento térmico realizado a las muestras de V₆O₁₃ se observó que los planos de difracción son similares a los mostrados por el material en grueso. La morfología de las películas se estudió por medio de microscopía de fuerza atómica (AFM). Las películas de V₆O₁₃ presentaron superficies con rugosidad y tamaño de granos diferentes, antes y después del tratamiento térmico. Sin embargo, las medidas de resistividad no revelaron la transición metal-aislante que presenta el material en polvo.