Síntesis y procesado de materiales Síntesis y procesado de materiales ferroeléctricos policristalinos ferroeléctricos policristalinos Los materiales ferroeléctricos poseen un gran número de aplicaciones. Los compuestos que tienen estas propiedades en muchos casos no se encuentran en la naturaleza, por lo que es necesario sintetizarlos y conformarlos como un material. La capacidad de polarizar el material mediante la aplicación de un campo eléctrico externo, abre la posibilidad de preparación de estos materiales como agregados policristalinos, con aplicaciones importantes en dispositivos electrónicos/microelectrónicos. CERÁMICAS FERROELÉCTRICAS Las cerámicas son agregados policristalinos del compuesto que las forma. La preparación de cerámicas se subdivide en: (I) síntesis del polvo precursor cerámico, (II) conformación y sinterización (tratamiento térmico del la pieza conformada como disco, anillo, cubo, etc., para que los granos del polvo precursor se unan entre si y crezcan y (III) corte de la misma y electrodado para la preparación del dispositivo con unas propiedades (ferroeléctricas) específicas. La figura muestra un esquema de la preparación de una cerámica en volumen con composición (Bi 3 TiNbO 9 ) x (SrBi 2 Nb 2 O 9 ) 1-x, así como la observación microscópica (“Scanning Electron Microscopy, SEM” y “Transmission Electron Microscopy, TEM”) del material obtenido. LÁMINAS DELGADAS Una lámina delgada delgada es una película de material muy fina ( 30ºC min. -1 ). En las imágenes mostramos la preparación de láminas delgadas en nuestro laboratorio, así como fotografías de las técnicas utilizadas e imágenes a escala microscópica de las láminas. B)A) Microestructura de cerámicas con estructura cristalina de Aurivillius preparadas con polvos precursores amorfos A) y cristalinos B). Diagrama de flujo de la preparación de cerámicas en volumen empleando el método de reacción en estado sólido tradicional y la activación mecanoquímica. Micrografía TEM de un grano cerámicos de PZT mostrando la estructura de dominios ferroeléctricos a 90º. Esquema de la preparación de láminas delgadas por centrifugación (“spin-coating”) de disoluciones. A) Equipo de “spin-coating” en sala blanca y B) Horno de procesado térmico rápido A) B) G) A) Cerámicas en volumen C) Láminas delgadas Los materiales ferroeléctricos se preparan en forma de cerámica en volumen y lámina delgada. En la figura de arriba presentamos una foto de materiales ferroeléctricos preparados de las dos formas, así como un dispositivo piroeléctrico. A)Cerámicas ferroelectricas de formas diferentes para aplicaciones funcionales (zumbadores, transformadores condensadores de alta C, etc). B)Láminas delgadas ferroeléctricas sobre substratos de Silicio electrodados con Pt. C)Lámina delgada ferroeléctrica integrada en un dispositivo para detectores piroeléctricos multielemento. E) F) E) Sección transversal de una lámina con estructura cristalina de perovskita. F) Micrografía de la superficie de una lámina G) Superfice de una lámina mostrando una fase ferroeléctric y otra no ferroeléctrica. Ciclo de histéresis ferroeléctrico medido en la lámina C)D) Micrografías de C) AFM y D) TEM de una lámina de SrBi 2 Ta 2 O 9 con estructura cristalina de Aurivillius Instituto de Ciencia de Materiales de Madrid B)