En los últimos años se ha realizado un esfuerzo importante en la búsqueda de nuevos materiales con estructuras cada vez más complejas, que presenten a la vez propiedades de conducción iónica y electrónica. Este tipo de materiales tienen aplicaciones en campos importantes de la tecnología como componentes de diversos dispositivos optoelectrónicos. De entre los nuevos materiales estudiados se destacan los óxidos metálicos, en este tipo de compuestos no existe todavía un conocimiento profundo de los mecanismos de transporte de carga, por lo que se hace necesario un estudio fundamental en muestras de gran calidad cristalina. Por sus propiedades físicas y químicas, el nitruro de aluminio (AlN), es un material muy versátil, posee una gran variedad de aplicaciones en el área de electrónica y optoelectrónica. El nitruro de aluminio cristaliza en el sistema hexagonal, con una estructura de tipo wurtzita caracterizada por sus constantes de red a y c). El nitruro de aluminio es el material de banda más ancha (Eg = 6.2 eV a temperatura ambiente) que es considerado un semiconductor del grupo III-V , lo que le confiere propiedades luminiscentes, una dureza alta (2x103 kgf mm-2), una temperatura de fusión alta (2400ºC), así como una velocidad acústica alta (5760 m/s) .Como película policristalina orientada en el eje c, el AlN se puede implementar como componente en sensores ópticos en el rango de ultra violeta (UV), así como en dispositivos óptico-acústicos
Se crecieron nueve conjuntos de películas de AlN por el método de Deposición por Láser Pulsado desde un blanco de Al en un ambiente de nitrógeno. La deposición se llevó a cabo sistema de vacío que consiste en una cámara de vacío, una bomba mecánica seca modelo ACP 28 con una velocidad de evacuación de 140 l/s y una bomba turbomolecular (280 l/s de velocidad de bombeo). Las películas se crecieron en una atmosfera de Nitrógeno (99.99% de pureza), cuya presión se varió entre 0.39Pa y 1.46 Pa. Como material del blanco se utilizó un disco de aluminio (1" de diámetro, 0.123" de espesor, 99.9% de pureza). El blanco se hizo girar a una frecuencia de 2.2 Hz para evitar la formación de grandes cráteres y alcanzar una buena uniformidad en la deposición. La distancia blancosubstrato Como substrato se utilizaron obleas de Nitruro de Silicio (N3Si4) con orientación (100) y portaobjetos de vidrio. Para la limpieza de los substratos se sumergieron en baño de acetona y se limpiaron con ultrasonido antes de colocarse en la cámara. Dichos
substratos se calentaron a 25ºC. Para el estudio de la nanoestructura y la morfología de las películas de nitruro de aluminio se utilizo difracción de rayos X (DRX) y microscopia electrónica de barrido (SEM). Además se utilizó Espectroscopia de infrarrojos por
transformada de Fourier FT-IR en el infrarrojo, pues con esta medimos las vibraciones dominantes de grupos funcionales y enlaces muy polares. fue de 5,4 cm. Se utilizó para la ablación un láser Nd:YAG modelo INDI-30 Spectra Physics (longitud de onda 1064 nm, energía 500 mJ y ancho de pulso 7 ns), el haz del láser impacta al blanco en un ángulo 45°. La figura 1 muestra un esquema del
montaje experimental. La fluencia del láser se obtuvo enfocando y desenfocando el haz del láser en el blanco mediante una lente de vidrio (con distancia focal de 24.5cm), la cual se mantuvo constante a 7 J/cm2, obteniendo una mayor fluencia con el láser enfocado en el área más pequeña posible del blanco.
Se fabricaron películas delgadas nanoestructuradas de nitruro de aluminio (AlN) por medio de la técnica de deposición por láser pulsado. Se encontró que el crecimiento sobre portamuestra de vidrio como sustrato no es bueno, debido a que no hay una buena adherencia. Debido a las condiciones de depósito, las muestras presentan un crecimiento policristalino, pues presentan microestructura hexagonal o cúbica para las películas crecidas en Si3N4 (100), en el caso de las crecidas en portamuestra de vidrio no presentan
una orientación lo cual se esperaba. Para el juego de películas en el que no se presento una orientación preferente se atribuye a la presencia de oxígeno pues puede inducir un crecimiento amorfo de la película delgada al formarse capas de óxido de aluminio. Se pensaría en cambiar las condiciones de crecimiento variando la concentración de nitrógeno como ambiente de crecimiento y la temperatura del sustrato, pues el oxígeno compite con el nitrógeno en términos energéticos para enlazarse al aluminio durante el
proceso de depósito. Igualmente se observa que el sustrato de Si3N4 tiende a formar oxinitruros cuando el ambiente de trabajo es rico en nitrógeno, pues tienen tendencia a formar pequeñas cantidades de óxido de silicio Si3N4 amorfo conteniendo una concentración de oxígeno dependiente de los parámetros de crecimiento.
Jorge Polentino
CI 19769972
EES
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