Fabricación y caracterización de películas delgadas de sesquióxido de vanadio (V₂0₃) crecidas sobre sustratos de Si0₂ y Al₂0₃ para los cortes A, M, C y R.

Abstract

In this research thin films of vanadium sesquioxide (V₂0₃) were produced by the magnetron sputtering DC technique. The films were deposited on Si0₂ glass substrate and Al₂0₃ crystals in A, M, C and R cuts. The analysis of the crystalline structure was performed by X-ray diffraction in -2θ and azimuthal sweep configurations. It was found that on both substrate types V₂0₃ was crystallized at the growth conditions used. The samples grown on Al₂0₃ grew epitaxially with respect to the substrate, for all four cuts. Those grown on glass did not show strong crystal orientation. The electrical characterization was performed by measuring the resistivity vs. temperature in a range from 40 to 300 K. These characterization curves allowed identification of the metalinsulation phase change for the films grown on substrates of Si0₂ and Al₂0₃ for cuts A, M, C and R, with an increase of the resistivity below 150 K and 180 K by 2 and 4 orders of magnitude respectively. For both cases the transition temperature (????) depends on the thickness of the films. Such ???? is comparable with values reported by other authors. The study of the surface morphology was done by atomic force microscopy for samples grown on substrates of Al₂0₃ for cuts A and R. It was found that the roughness of the samples and the grain size is rather different in each of these two cases, one of which (A) corresponds to a fully epitaxial film while the other (R) corresponds to epitaxial growth with twins.

En el presente trabajo de investigación se fabricaron películas delgadas de sesquióxido de vanadio (V₂0₃) por la técnica de “sputtering” con magnetrón y alimentación por corriente continua. Las películas se depositaron sobre sustratos de vidrio Si0₂ y de cristales de Al₂0₃ en cortes A, M, C y R. El análisis de la estructura cristalina se hizo por difracción de rayos X en configuraciones para barrido -2θ y azimutal. Se encontró que sobre ambos tipos de substratos se logró cristalizar V₂0₃ sin presencia de otras fases a las condiciones de crecimiento determinadas. Las muestras depositadas sobre Al₂0₃ crecieron epitaxialmente con respecto al sustrato en los cuatro cortes. Las crecidas sobre vidrio no mostraron orientación cristalina preferencial. La caracterización eléctrica se hizo midiendo la resistividad vs. temperatura en un rango de 40 hasta 300 K. Estas curvas de caracterización permitieron identificar el cambio de fase de metalaislante para las películas crecidas en sustratos de Si0₂ y Al₂0₃ para los cortes A, M, C y R, con un aumento de la resistividad por debajo de 150 K y 180 K en 2 y 4 órdenes de magnitud respectivamente. Para ambos casos la temperatura de transición (????) depende en gran medida del grosor de las películas. Dicha ???? es comparable con valores reportados por otros autores. El estudio de la morfología superficial se hizo mediante microscopía de fuerza atómica para las muestras crecidas sobre sustratos de Al₂0₃ para los cortes A y R. Se encontró que la rugosidad de las muestras y el tamaño de grano es bastante distinta en estos dos casos, uno de los cuales (A) corresponde a crecimiento totalmente epitaxial mientras que el otro (R) corresponde a crecimiento epitaxial con pares cristalinos.