Caracterización de películas de óxidos crecidos potenciostáticamente sobre superficies de Nb, Ta y W en medio ácido y alcalino - Vázquez Huerta, Gerardo (Universidad Autónoma Metropolitana, 2008)
The evolution of the electric properties of Nb₂O₅, Ta₂O₅ and WO3 films, at different formation potentials (Ef), in 0.1M HClO4 and 0.1M KOH, were followed with electrochemical impedance spectroscopy (EIS). During the potentiostatic growth, the EIS spectra were acquired every hour, maintaining the potentiostatic pulse during 20h. Nb₂O₅ , Ta₂O₅ and WO₃ Nyquist diagrams show variations vs the potentiostatic aging, until they reach an invariant behavior, after certain time for stabilization (tss). The Mott-Schottky analysis of the oxide films, showed that the density of donors (ND) and the flat band potential (EFB), do not depend on the potentiostatic aging, except for the Ta case, at Ef=1.0V. The variations observed in the Nyquist spectra for t< tss, during the potentiostatic aging, may be associated with the formation of a very thin outer layer, caused by the reprecipitation of the dissolved metallic oxide and hydration of the oxide film, these processes need a certain time (tss) to reach steady-state conditions. The thin outer layer behaves almost as an insulator, therefore the ND is mainly due to the compact semiconductor layer. On the other hand, it was found that ND follows the order: WO₃ > Ta₂O₅ > Nb₂O₅, while the resistances of the oxides follows the order: Ta₂O₅ > Nb₂O₅ > WO₃; this fact shows that there is not a simple correlation between the number of imperfections (oxygen vacancies considered as donors), with the corresponding resistance of the oxide, it is possible that the crystalline structure plays a mayor role.; La evolución de las propiedades eléctricas de las películas de Nb₂O₅, Ta₂O₅ y WO₃, crecidas a diferentes potenciales de formación (Ef), en 0.1M HClO4 y 0.1M KOH, se siguió por medio de la espectroscopia de impedancia electroquímica (EIS). Los espectros EIS se adquirieron cada hora durante el crecimiento potenciostático, manteniendo el pulso potenciostático durante 20h. Los diagramas de Nyquist del Nb₂O₅, Ta₂O₅ y WO₃, muestran variaciones con el tiempo de aplicación del potencial de formación, hasta que alcanzan un comportamiento invariante después de un cierto tiempo de estabilización (tss). El análisis de Mott-Schottky de las películas de óxido, muestra que la densidad de donadores (ND) y el potencial de banda plana (EFB) no dependen del tiempo de aplicación del potencial de formación, excepto en el caso del Ta, a Ef=1.0V. Las variaciones observadas en los espectros de Nyquist para t< tss, durante el tiempo de aplicación del potencial de formación, pueden ser asociadas con la formación de una delgada capa externa, causada por la reprecipitación del óxido metálico disuelto y la hidratación de la película de óxido, estos procesos necesitan un cierto tiempo (tss) para alcanzar condiciones estacionarias. La delgada capa externa se comporta casi como un aislante, por lo que el valor de ND se debe principalmente a la capa compacta de óxido semiconductor. Por otro lado, se encontró que el valor de ND sigue el orden: WO₃ > Ta₂O₅ > Nb₂O₅, mientras que las resistencias de los óxidos sigue el orden: Ta₂O₅ > Nb₂O₅ > WO₃; este hecho muestra que no hay una correlación simple entre el número de imperfecciones (vacancias de oxígeno consideradas como donadores), con la resistencia del óxido correspondiente, es posible que la estructura cristalina también juegue un papel importante.