Síntesis y caracterización de películas delgadas de óxido de hafnio impurificadas con iones de tierras raras a partir de precursores organometálicos

Abstract

RESUMEN: En el presente trabajo se realizó la síntesis y caracterización de películas delgadas de óxido de hafnio impurificadas con tierras raras (Europio, Terbio, Cerio y Tulio), para lo cual se utilizó la técnica de rocío pirolítico ultrasónico a partir de precursores órgano-metálicos y depositadas sobre sustratos de vidrio, silicio y cuarzo. De acuerdo a las técnicas de caracterización empleadas se determinó que las películas son amorfas a temperaturas de deposición menores a 550°C y presentan una estructura cristalina de tipo monoclínico para una temperatura de depósito de 550°C, transmitancias mayores al 80% para la región visible del espectro, espesores menores a 280 nm, así como rugosidades por debajo de 7 nm con morfologías que cambian de lisas a granulares según el aumento de la temperatura del sustrato. Las películas de óxido de hafnio impurificadas simultáneamente con europio y terbio presentan emisiones luminiscentes en color blanco al ser excitadas con longitudes de onda cercanas a 300 nm. En el espectro de emisión se observaron las bandas principales características de los iones de terbio (verde 545 nm) y europio (rojo 615 nm), además se observa una emisión cerca de los 413 nm (azul) la cual es atribuida a la matriz huésped de 𝐻𝑓𝑂2.

ABSTRACT: In this work the synthesis and characterization of thin films of hafnium oxide doped with rare earths (europium, terbium, cerium and Tulium) for which the ultrasonic spray pyrolysis technique from organometallic precursors and deposited on glass substrates, silicon and quartz, are reported. According to the characterization techniques employed was determined that the films are amorphous or nano-crystalline at deposition temperatures lower at 550 °C and have a monoclinic crystalline structure for 550 °C, higher transmittances than 80% for the region visible spectrum, smaller thicknesses of 280 nm and roughness below 7 nm with morphologies that change according smooth to granular increasing the substrate temperature were observed. The europium plus terbium doped hafnium oxide films presented a white luminescent emission for excitation wavelengths about to 300 nm. In the emission spectrum of the main characteristic bands ions terbium (green 545 nm) and europium (red 615 nm) were observed, an emission near 413 nm (blue) which is attributed to the 𝐻𝑓𝑂2 host matrix was observed.