El vanadio es un metal de transición que presenta múltiples estados de oxidación +2, +3, +4 y +5, lo que posibilita que dentro del sistema vanadiooxígeno se puedan formar 14 tipos de óxidos diferentes. Los óxidos de vanadio exhiben interesantes propiedades electrónicas, siendo que muchos de estos óxidos presentan una transición metal - aislante alrededor de cierta temperatura crítica, acompañada de una serie de cambios en su estructura y comportamiento eléctrico, magnético y óptico. El dióxido de vanadio (VO2) es el más estudiado, y también el que ofrece más interés debido a sus propiedades ópticas y eléctricas. Para este compuesto la transición de fase de metal a aislante es alrededor de los 340 K, por su parte el V2O3 presenta una transición metal-aislante a 170 K acompañada por un cambio estructural de la red cristalina de tetragonal a monoclínica, observándose al mismo tiempo una transición desde un estado paramagnético a un estado antiferromagnético. El estudio a partir de películas delgadas de estos materiales ha tomado mucha importancia en los últimos tiempos, por sus propiedades electrocrómicas y su potencial uso como interruptores ópticos. Recientemente se ha estudiado el comportamiento eléctrico de películas delgadas de VOx (0.8 ≤ x ≤ 1.22) de 100 Å de espesor, crecidas sobre sustratos de SrTiO3, encontrándose que el sistema presenta una transición gradual de un comportamiento metálico a semiconductor cerca de x=0.94. En este trabajo se estudiaron las propiedades eléctricas de películas delgadas de óxidos de vanadio crecidas en un sistema magnetrón sputtering r.f. variando el flujo de oxígeno en su fabricación encontrándose que el comportamiento Guerrero et al. 1084 Rev. LatinAm. Metal. Mater. 2009; S1 (3): 1083-1085 eléctrico de estas películas depende fuertemente del contenido de oxígeno.
2. PREPARACIÓN DE MUESTRAS
Sobre sustratos de vidrio fueron depositadas películas delgadas de óxidos de vanadio mediante la técnica magnetrón sputtering r.f. empleando un blanco de vanadio puro. La presión de la cámara, la temperatura del sustrato y el tiempo de crecimiento permanecieron constantes a, 9x10-3 mbar 470 ºC y 1 hora respectivamente. El flujo de oxígeno para el depósito de cada muestra se mantuvo constante y con el fin de obtener varias muestras en diferentes ambientes de oxígeno se varió desde 0.3 hasta 0.7 sccm (centímetro cúbico estándar por minuto). Las fases de las películas delgadas de óxidos de vanadio fueron determinadas usando difracción de rayos X. Las medidas de resistividad en función de la temperatura se hicieron utilizando un sistema de adquisición automático, que permite incrementar la temperatura desde 50 hasta 360 K y medir el cambio en la resistencia eléctrica por el método estándar de las cuatro puntas, esto es, fijando una corriente que será suministrada a la película en dos puntos y midiendo el voltaje en los otros dos puntos al extremo de la misma.
3. RESULTADOS
Películas delgadas de V-O crecidas sobre vidrio, para flujos de oxígeno de 0.7, 0.6, 0.5, 0.4 y 0.3sccm de O2. Como se observa, a medida que disminuye el flujo de oxígeno en la fabricación de las películas (desde 0.7 sccm hasta 0.5 sccm), se presenta un cambio en su composición química de la forma VO2 → VO2 + V2O3 → V2O3, mientras que en las muestras con 0.4 y 0.3 sccm de oxígeno sólo se observó V2O3. Como se observa, para películas fabricadas con flujo de oxígeno entre 0.3 y 0.6 sccm el comportamiento es tipo conductor, es decir, su resistividad aumenta con aumentos en la temperatura, aunque por debajo de 125 K la resistividad de las muestras permanece casi constante. La muestra fabricada con mayor flujo de oxígeno presenta una mayor resistividad, y aquella con menor flujo de oxígeno presenta la menor resistividad. En el rango de temperaturas medidas (50 K-292 K) no se observó ninguna transición metal - aislante.
4. CONCLUSIONES
Se crecieron películas delgadas de óxidos de vanadio sobre sustratos de vidrio bajo diferentes flujos de oxígeno y se analizó su comportamiento eléctrico, estableciéndose que este presenta una dependencia con el flujo de oxígeno empleado en su crecimiento. Así, las muestras fabricadas con 0.3, 0.4, 0.5 y 0.6 sccm de O2 presentan un comportamiento conductor mientras que las muestras fabricadas con 0.7 sccm de oxígeno exhiben un comportamiento aislante. De acuerdo con esto, las muestras presentan una transición desde un estado conductor a un estado aislante de la muestra con 0.6 sccm a la muestra con 0.7 sccm de O2.
Morales R. Karelis
CI 18089995
EES secc2
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