Estudio de la evolución de la morfología superficial y cristalización de películas delgadas de Cu/SiO2 tratadas térmicamente

Abstract

Estudia la formación de fases, cristalización, evolución morfológica superficial y resistividad eléctrica de los óxidos formados en películas delgadas de Cu (100 nm) depositadas sobre sustratos de SiO2/Si luego de ser sometidos a tratamientos térmicos ex-situ a diferentes temperaturas entre 150 ºC y 1000 ºC. A medida que la temperatura de recocido aumenta y con la difracción de rayos X (DRX) y los patrones de la power difraction data file (PDF) se detectó la siguiente evolución de fases: Cu  Cu + Cu2O  Cu2O  Cu2O + CuO  CuO. Películas delgadas monofásicas de Cu2O se obtuvieron luego de someter las muestras a una temperatura de 200ºC por tres horas, mientras que películas uniformes de CuO sin defectos superficiales (tales como terrazas, huecos, porosidad o grietas), se obtuvieron en el rango de temperaturas entre 300ºC y 500ºC. En ambos óxidos, la cristalización mejora con la temperatura de recocido. Se presenta además un diagrama de fase de resistividad, obtenido a partir de medidas de corriente - voltaje. Al construir dicho diagrama, se esperó que la resistividad se incrementase linealmente en función de la temperatura de recocido. Sin embargo se observó caídas de resistividad anómalas en diferentes rangos de temperatura, entre 250º – 275 ºC y 300º - 550 ºC. Estas caídas en la resistividad podrían estar relacionadas con el mejoramiento de la cristalización y el tamaño de los cristalitos en las películas de Cu2O y CuO originados al aumentar la temperatura de recocido.