Untitled - Materials Science Institute of Madrid - Consejo Superior de ...

3. Control microestructural y dependencia
con la temperatura de parámetros
complejos piezoeléctricos, elásticos y
dieléctricos en piezocerámicas de interés
industrial.
Hemos utilizado un procedimiento iterativo automático
en la caracterización del modo de resonancia planar de
piezocerámicas de interés industrial. Se han estudiado
cerámicas de composición (SrBi 2
Nb 2
O 9
) 0.35
(Bi 3
TiNbO 9
) 0.65
(estructura tipo Aurivillius con n = 2), preparadas
mediante recristalización tras prensado en caliente de
precursores activados mecánicamente [1]. La aparición
de resonancias adicionales a alta temperatura [2] se
relaciona con las anomalías de las características eléctricas
(permitividad y pérdidas así como la conductividad
dc). Estos efectos están probablemente relacionados
con la presencia de defectos estructurales.
Cerámicas de bajo impacto medioambiental de Na 1-x Li x
NbO 3 han sido también caracterizadas y estudiadas
hasta 300ºC [3]. El papel de la microestructura se ha
tenido en cuenta en la interpretación de las propiedades
de las piezocerámicas. Se ha establecido el rango
de temperaturas en el que estos materiales pueden utilizarse
como piezoeléctricos de alta temperatura.
3. Control of the microstructure and temperature
dependence of complex piezoelectric,
elastic and dielectric parameters
of piezoceramics of industrial interest
An automatic iterative procedure has been used to characterize
the planar resonance mode as a function of
the temperature of piezoceramics of industrial interest.
Ceramics with composition (SrBi 2
Nb 2
O 9
) 0.35
(Bi 3
TiNbO 9
) 0.65
(Aurivillius type structure with n = 2), processed by
recrystallization after hot-pressing of mechanically activated
precursors were studied [1]. The appearance of
additional resonances at high temperatures [2] is related
to the anomalies in the electric characteristics of
the ceramics (dielectric permittivity and losses and dc
conductivity). These features are most probably associated
with the presence of defects. Environmentally
friendly ceramics of Na 1-x Li x NbO 3 were characterized
and also studied up to 300ºC[3]. The role of microstructure
is taken into consideration in the understanding
of the properties of these piezoceramics. The
range of temperature in which these ceramics can be
used as high-temperature piezoelectrics is established.
1. A. Moure, A. Castro and L. Pardo Acta Materialia. 52, 945-957 (2004)
2. A. Moure, C. Alemany and L. Pardo. IEEE Trans. Ultrasonic Ferroelectrics and Frequency Control (in press).
3. L. Pardo, B. Jiménez, T. Hungría, A. Moure and A. Castro. Bol. Soc. Esp. Cer. Vid. 43 (1) 30-34 (2004).
Proyectos: Proyectos MCyT MAT2001-0561 y CAM 07N/0076/2002. Investigador Ppal.: Dra. Alicia Castro.
Proyecto EC LEAF: G5RD-CT2001-00431 (CE) y MCyT MAT2001-4818E. Investigador Ppal.: Dra. Lorena Pardo.
4. Cristalización asistida con UV de láminas
delgadas ferroeléctricas a bajas temperaturas
(compatibles con la tecnología
de circuitos integrados en silicio)
En los últimos años se consideran los ferroeléctricos
como materiales de alta constante dieléctrica que
podrían ser alternativos al SiO 2 en la industria microelectrónica.
Estos presentan un amplio rango de propiedades
útiles en dispositivos (memorias no volátiles, sistemas
micro-electro-mecánicos, etc). Estas aplicaciones
requieren la integración del ferroeléctrico con el substrato
de silicio a temperaturas de procesado que no
superen los 773 K. Temperaturas más altas deterioran
el semiconductor e inutilizan el dispositivo. Sin embargo,
con estas condiciones de preparación el ferroeléctrico
presenta una pobre cristalinidad, desarrollándose
además fases secundarias que anulan la respuesta
ferroeléctrica del material. Mediante sol-gel se han sintetizado
soles foto-sensibles que depositados sobre Si
e irradiados con luz UV de 222 nm y densidad de irradiación
de 22 J/cm 2 , hacen posible la rápida disociación
de los orgánicos y la formación de enlaces M-O-M a
bajas temperaturas. Así se han preparado láminas cristalinas
sobre Si a 450ºC con una marcada respuesta
ferroeléctrica.
4. UV assisted crystallisation of ferroelectric
thin films at low temperatures
(compatible with silicon integrated circuit
technology)
During the last years ferroelectric materials are considered
an alternative to SiO 2 in the micro-electronic
industry. These materials have a wide range of properties
useful in devices (non-volatile memories, microelectromechanical
systems, etc). These applications
require the integration of the ferroelectric with the silicon
substrate at processing temperatures not higher
than 773 K. Higher temperatures are detrimental for
the silicon semiconductor and for the final device.
However, the ferroelectric material has poor crystallinity
and second phases are developed under these preparation
conditions, leading to materials without ferroelectric
response. Photo-sensitive sols have been
synthesised by sol-gel. These sols were deposited onto
Si and irradiated with UV-light with 222 nm and an irradiation
density of 22 J/cm 2 . This irradiation produces
the dissociation of organics and the formation of M-O-
M bonds at low temperatures. Crystalline films onto Si
with an appropriate ferroelectric response have been
prepared by this way at 450ºC.
1. M.L.Calzada, I.Bretos, R.Jiménez, H.Guillon and L.Pardo. Adv.Mater., 16(18) (2004) 1620-1624.
Proyectos: Low-temperature processing of ferroelectric films for computer memories and piezoelectric applications. European Action
on Chemical Solution Deposition COST528.
Estructura y dinámica de dominios a escala nanométrica de láminas delgadas ferroeléctricas obtenidas por sol-gel. Relación con propiedades
funcionales. CAM 07N/0084/2002.
Láminas ferroeléctricas de alta permitividad para microdispositivos. MAT2001-1564.