Caracterización en frecuencia de microondas de películas de titanato de bario obtenidas vía Sol-Gel

Abstract

El presente trabajo se centra en la caracterización estructural, morfológica y dieléctrica de películas de titanato de bario (BTO o BaTiO3 por su fórmula química) depositados mediante la técnica que proporciona recubrimiento por medio de un sistema de rotación (spin coating) sobre substratos de silicio cristalino (Si) y resonadores CPW mediante la técnica Sol-Gel, utilizando una relación molar Ba/Ti de 0.5/0.5. Las guías de ondas se fabricaron sobre substratos de alúmina (Al2O3) con 3 mm de metalización en oro (Au) empleando la técnica de ablación láser. La microscopia electrónica de barrido (SEM) con espectrometría de dispersión de energía de rayos X (EDS) permitió evidenciar la existencia de una película de BTO con una composición elemental de 14.62 % de bario y 5.65 % de titanio, además de un espesor de 0.77 mm medido utilizando la modalidad perfilométrica de la microscopia de fuerza atómica (AFM). La caracterización dieléctrica se llevó a cabo mediante la comparación de la respuesta en frecuencia (parámetro S21) de un resonador CPW con película de BTO depositada y otro resonador de referencia (sin película) usando un analizador vectorial de red (VNA). Estas medidas se comparan a su vez con simulaciones computacionales para obtener las propiedades dieléctricas. Para la película de BTO se determinó una constante dieléctrica relativa (er) de 160 con tangente de pérdida (Tand) de 0.012 para una frecuencia de 3.60 GHz. La constante dieléctrica y la propiedad ferroeléctrica del material elaborado son características bastante promisorias para aplicaciones en circuitos de microondas, tales como miniaturización y sintonizabilidad.