Investigación

 

Microestructura y propiedades eléctricas de bismuto y óxido de bismuto depositados por magnetrón sputtering UBM

 

D.M. Otálora B.^a, J.J. Olaya Flórez^b*, A. Dussan^a

 

^a Departamento de Física, Grupo de Materiales Nanoestructurados y sus Aplicaciones, Universidad Nacional de Colombia - Bogotá.

^b Departamento de Ingeniería Mecánica y Mecatrónica, Facultad de Ingeniería, Universidad Nacional de Colombia, * e-mail: jjolayaf@unal.edu.co.

 

Received 18 August 2014;
accepted 8 January 2015

 

Resumen

En este trabajo, se fabricaron películas delgadas de Bismuto (Bi) y (Oxido de Bismuto (Bi₂O₃) a temperatura ambiente mediante la técnica de Sputtering con Magnetron Desbalanceado (UBM - UnBalance Magnetron) sobre sustratos de vidrio. Las propiedades microestructurales y eléctricas de las muestras fueron estudiadas mediante difracción de rayos X (XRD) y el método para Medición de Propiedades Físicas - PPMS (Physical Property Measurement System), respectivamente. La resistividad a oscuras del material fue medida para un rango de temperaturas entre 100 y 400 K. A partir de las medidas de XRD se observe) el carácter policristalino del Bi asociado a la presencia de fases por encima del pico principal, 2θ=26.42° y un crecimiento gobernado por una estructura Romboédrica. Los parámetros cristalinos fueron obtenidos para ambos compuestos de Bi y Bi₂O₃. A partir de los análisis de los espectros de la conductividad en función de la temperatura se estableció que el mecanismo de transporte que gobierna la región de altas temperaturas (T>300 K) es el de portadores térmicamente activados. A partir de las medidas de conductividad se encontró que las energías de activación para el Bi₂O₃ y Bi fueron de 0.0094 y 0.015 eV, respectivamente.

Palabras clave: Bismuto; óxido de bismuto; propiedades eléctricas; propiedades estructurales.

 

Abstract

In this work, bismuth (Bi) and bismuth oxide (Bi₂O₃) thin films were prepared, at room temperature, by Sputtering Unbalanced Magnetron (UBM - Unbalance Magnetron) technique under glass substrates. Microstructural and electrical properties of the samples were studied by X-ray diffraction (XRD) and System for Measuring Physical Properties - PPMS (Physical Property Measurement System). Dark resistivity of the material was measured for a temperature range between 100 and 400 K. From the XRD measurements it was observed a polycrystalline character of the Bi associated to the presence of phases above the main peak, 2θ = 26.42° and a growth governed by a rhombohedral structure. Crystal parameters were obtained for both compounds, Bi and Bi₂O₃. From the analysis of the spectra of the conductivity as a function of temperature, it was established that the transport mechanism that governs the region of high temperature (T>300 K ) is thermally activated carriers. From conductivity measurements the activation energies were obtained of 0.0094 eV and 0.015 eV for Bi₂O₃ and Bi, respectively.

Keywords: Bismuth; bismuth oxide; electrical properties; structural properties.

 

PACS: 73.40.-c; 73.61.-r.

 

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Agradecimientos

Este trabajo fue soportado por proyectos de COLCIENCIAS, Universidad Nacional de Colombia-DIB, Cod Quipu No. 201010020958. J.J. Olaya Flórez agradece el apoyo recibido del proyecto Bisnano.

 

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