Microstructure of doped Bi2O3 thin films deposited by PLD technique

• Autorzy: Kąc S. , Moskalewicz T.

Warianty tytułu

PL

Mikrostruktura cienkich warstw domieszkowanego Bi2O3 wytwarzanych metodą PLD

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The paper presents the investigation results of Mo doped Bi2O3 thin films obtained by PLD technique, using Nd:YAG laser. Bismuth oxide is the material having wide application in the electronic and optical industry. The objective of our investigation is stabilization of high temperature δ phase to lower temperature, which permits widely take advantage of interesting properties of this material (good ion conductivity, changing conductivity with temperature). The Mo concentration and process parameters influence on the coating microstructure and properties were studied. The laser energy, the substrate temperature and the oxygen pressure in the vacuum chamber during deposition by PLD process influence strongly the chemical composition and morphology of deposited films. The SEM, TEM, EDS and XRD investigation results of the films microstructure are presented in the paper. The results of investigations carried out indicate that it is possible to transfer stoichiometric composition of Mo doped Bi2O3 from target to substrate. In deposited thin films high temperature δ-Bi2O3 phase at room temperature was obtained.

PL

W publikacji przedstawiono wyniki badań cienkich warstw domieszkowanego molibdenem tlenku bizmutu wytwarzanych techniką ablacji laserowej (PLD) z wykorzystaniem lasera impulsowego Nd:YAG. Tlenek bizmutu to materiał szeroko stosowany w przemyśle elektronicznym i optyce. Celem przeprowadzonych badań jest stabilizacja wysokotemperaturowej fazy δ do niższej temperatury, co pozwoli lepiej wykorzystać interesujące własności tego materiału (dobre przewodnictwo jonowe, zmianę przewodności elektrycznej z temperaturą). W pracy badano wpływ koncentracji Mo i parametrów procesu PLD na mikrostrukturę i własności cienkich warstw tlenku bizmutu. Energia wiązki lasera, temperatura podłoża i ciśnienie tlenu w komorze reakcyjnej podczas procesu PLD istotnie wpływają na skład chemiczny i morfologię wytwarzanych warstw. W pracy są prezentowane wyniki badań cienkich warstw za pomocą SEM, TEM, EDS i XRD. Wyniki przeprowadzonych badań wykazują, że jest możliwe stechiometryczne przenoszenie domieszkowanego Mo tlenku bizmutu z odparowanej wiązką lasera tarczy na podłoże. W wytworzonych cienkich warstwach otrzymano wysokotemperaturową fazę δ-Bi2O3 w temperaturze otoczenia.

Słowa kluczowe

EN

bismuth oxide; thin film; PLD; pulsed laser deposition; laser ablation

PL

tlenek bizmutu; cienkie warstwy; PLD; osadzanie impulsowe z fazy gazowej; ablacja laserowa

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Inżynieria Materiałowa
• Rocznik: 2013
• Tom: Vol. 34, nr 4
• Strony: 295--298
• Opis fizyczny: Bibliogr. 10 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Kąc S.

• AGH University of Science and Technology, Faculty of Metals Engineering and industrial Computer Science, Kraków

autor

Moskalewicz T.

• AGH University of Science and Technology, Faculty of Metals Engineering and industrial Computer Science, Kraków

Bibliografia

• [1] Le M. T., Kovanda M., Myslik V., Vrnata M., Van Driessche I., Hoste S.: Pulsed laser deposition and dip-coating techniques in the fabrication of bismuth molybdate gas sensors. Thin Solid Films 497 (2006) 284÷291.
• [2] Shuk P., Wiemhofer H.-D., Guth U. Gopel W., Greenblatt M.: Oxide ion conducting solid electrolytes based on Bi2O3 Review. Solid State lonics 89 (1996) 179÷196.
• [3] Mehring M.: From molecules to bismuth oxide-based materials: Potential homo- and heterometallic presursors and model compounds Review. Coordination Chemistry Reviews 251 (2007) 974÷1006.
• [4] Weidong H., Wei Q., Xiaohong W., Hailong N.: Thin bismuth oxide films prepared through the sol-gel method. Materials Letters 61 (2007) 4100÷4102.
• [5] Gujar T. P., Shinde V. R., Lokhande C. D.: Spray pyrolysed bismuth oxide thin films and their characterization. Materials Research Bulletin 41 (2006) 1558÷1564.
• [6] Fruth V., Ianculescu A., Berger D., Preda S., Voicu G., Tenea E., Popa M.: Synthesis, structure and properties of doped Bi2O3. Journal of European Ceramic Society 26 (2006) 3011÷3016.
• [7] Kąc S., Cieniek Ł.: Wpływ długości fali promieniowania laserowego na strukturę i własności cienkich warstw Bi2O3 wytwarzanych techniką PLD. Inżynieria Materiałowa 6 (2008) 568÷571.
• [8] Cieniek L., Kac S.: Influence of Ca Content on the Structure and Properties of (Co, Ca)O Thin Films Deposited by PLD Technique. Acta Physica Polonica A. 117 (2010) 803÷807.
• [9] Tomasi C., Spinolo G., Chiodelli G., Magistris A.: Phase equilibria in the Bi-rich part of the Bi, Mo/O system. Solid State lonics 99 (1997) 263÷268.
• [10] Stadelmann P., JEMS Java Electron Microscopy Software, (2004), http://cimewww.epfi.ch/.