Fabricación y caracterización de películas delgadas de óxido de zinc (ZnO), elaboradas con la técnica Sputtering RF, para el estudio y análisis de las propiedades piezoeléctricas

Abstract

En el presente trabajo presenta el crecimiento de películas delgadas de Oxido de Zinc (ZnO) sobre sustratos de vidrio, silicio (Si) y cuarzo (SiO2), utilizando la técnica de Magnetrón Sputtering a partir de un blanco de Óxido de Zinc (ZnO) elaborado mediante procesos de prensado y sinterizado del material en verde, identificando parámetros de crecimiento óptimos, para la fabricación de películas delgadas de ZnO de alta calidad. Se estudia la variación de la piezoelectricidad en el oxido de zinc (ZnO) dependiendo del substrato mediante caracterización estructural, apoyados en medidas de espectroscopia infrarroja por transformada de Fourier (FTIR), y eléctricas mediante curvas de corriente - voltaje y resistencia – temperatura. Además se presenta el diseño e implementación de un sistema variador de frecuencia, para caracterizar películas delgadas piezoeléctricas (FSS), que permite la caracterización de propiedades en materiales piezoeléctricos en película delgada, suministrando voltajes con frecuencias deseadas en el rango del ultrasonido bajo y complementando la caracterización de respuesta piezoeléctrica del Oxido de Zinc (ZnO) crecido en película delgada, mediante el uso de un generador de señales y un emisor de tono constante de estado sólido EAI - 550K, permitiendo obtener una respuesta del material activo en el rango del ultrasonido medio y alto, obteniendo señales de respuesta como voltaje AC, con amplitudes del orden de milivoltios (mV) en el osciloscopio Lecroy 9310CM, ante una presión sonora enviada con frecuencias ubicadas entre 0 y 1 MHz con una intensidad de 115dB como estímulo sobre la película delgada. Obtener películas delgadas de Oxido de Zinc (ZnO) con propiedades piezoeléctricas, permite pensar en la generación de innovadoras aplicaciones tecnológicas, mediante el uso del ZnO como elemento activo en película delgada de un resonador acústico en bloque (FBAR), como sensor de ultrasonido, como piezo-transductor en un STM, o como elemento piezoeléctrico activo en un filtro de onda superficial (SAW), además de tener aplicaciones en reguladores de presión proporcionales neumáticos, sensores de vibración en guitarras eléctricas, motores piezoeléctricos y transductores ultrasónicos entre otros.