Síntesis y caracterización de películas delgadas de Al2O3 obtenidas por deposición en solución química

Abstract

En el presente trabajo se reporta la obtención de películas delgadas de hidróxido de aluminio (Al(OH)3) por la técnica de deposición en baño químico con un posterior tratamiento térmico para su transformación a óxido de aluminio (Al2O3). Se partió de una formulación ya establecida y se realizaron modificaciones en sus parámetros de síntesis para obtener una formulación ideal, además se analizó el comportamiento de la cinética en la síntesis del material. La justificación de este proyecto se fundamenta en que las películas pueden obtenerse de una manera optimizada y adquirir las propiedades y características necesarias para ser utilizadas en dispositivos electrónicos como capacitores y transistores. De las diferentes temperaturas utilizadas, se analizaron los polvos (producto del precipitado de la reacción en la solución), para obtener información acerca del efecto del tratamiento térmico en el material. Por las técnicas de análisis termogravimétrico (TGA) y espectroscopía infrarroja por transformada de Fourier (FTIR) se determinó la transformación de Al(OH)3 y Al2O3. Por TGA se observaron pérdidas de peso, que se deben a la extracción de las moléculas de agua en el material y por FTIR se hizo evidente la disminución de la intensidad de las bandas donde se presentan los enlaces O – H, haciendo referencia a la técnica TGA, donde a temperaturas altas, estos enlaces desaparecen. Mediante espectroscopía de energía dispersiva (EDS) se observó la composición química elemental, confirmando la presencia de los elementos de interés. Por microscopía electrónica de barrido (SEM) se observó la morfología superficial en las películas de Al(OH)3 y Al2O3 con tratamiento térmico de 1100°C, las cuales presentaron homogeneidad a lo largo del sustrato y poros asemejándose a nano-paredes. En cuanto al análisis estructural, mediante difracción de rayos X (XRD) se determinó el tipo de estructura cristalina y fase que presentan las películas, y por microscopía electrónica de transmisión (TEM) se observó formación de dominios cristalinos en las películas de Al(OH)3 obteniendo distancias interplanares de 2.44 Ȧ. Por perfilometría de contacto se obtuvieron espesores de 213 nm para películas de Al(OH)3, 202 nm para películas de Al2O3 con tratamiento térmico de 500°C y 343 nm para películas de Al2O3 con tratamiento térmico de 1100°C. Por espectroscopía UV – Vis se obtuvieron los anchos de banda prohibida ópticos de las películas de Al(OH)3 y Al2O3 con tratamiento térmico de 500 y 1100°C, arrojando resultados de 6.62, 6.75 y 6.89 eV, respectivamente.