Influencia del grosor de la película en las propiedades estructurales, ópticas y eléctricas de películas delgadas de óxido de níquel depositadas por sputtering

Resumen Utilizando sputtering magnetrónico de radiofrecuencia, fabricamos con éxito películas delgadas de óxido de níquel con diferentes grosores (de 80 a 270 nm) y realizamos un examen en profundidad de sus propiedades estructurales, morfológicas, ópticas y eléctricas. La estructura cristalina y la rugosidad de la superficie se determinaron utilizando difracción de rayos X (XRD) y microscopía de fuerza atómica (AFM), respectivamente. Los análisis de XRD mostraron que las películas estaban compuestas de óxido de níquel cúbico, exhibiendo una notable orientación a lo largo de la dirección (200). Esta textura cristalina aumentó parcialmente cuando el grosor de la película alcanzó 270 nm. Además, se observó una correlación directa entre el grosor de la película y el tamaño de los cristalitos, siendo este último mayor a medida que aumentaba el grosor. El análisis de AFM proporcionó información sobre la morfología de la superficie, revelando métricas como el área de soporte, intersecciones de superficies 3D y propiedades estadísticas de la altura de la superficie. Estos conocimientos subrayan la relación entre el grosor de la película y las propiedades de la superficie, que a su vez influyen en las propiedades eléctricas y, notablemente, ópticas de las películas. Empleando espectroscopía UV-visible de transmitancia, caracterizamos el comportamiento óptico de estas películas, observando un aumento proporcional en el índice de refracción con el grosor de la película. Además, se observó que la resistividad aumentaba concomitantemente con el grosor de la película. En conclusión, el grosor de la película del proceso de deposición actúa como un parámetro fundamental para ajustar las propiedades estructurales, morfológicas y ópticas de las películas delgadas de óxido de níquel. Este conocimiento abre el camino para optimizar dispositivos basados en óxido de níquel en diversas aplicaciones. Resumen de la Investigación Sintetizamos y caracterizamos películas delgadas semiconductoras tipo p de NiO depositadas por sputtering en sustratos utilizando sputtering magnetrónico RF con diferentes grosores. Estructuras cristalinas avanzadas y características fractales extraídas del análisis de XRD y AFM. El análisis de superficie 2D y 3D de las muestras indica una estructura compleja con una auto-similitud imperfecta que sugiere una estructura multifractal. Representamos gráficamente la representación relativa de objetos geométricos superiores en la imagen de AFM. Atribuimos las propiedades ópticas y eléctricas de las muestras al tamaño de los cristalitos y a la reducción concurrente de vacantes de oxígeno y defectos cristalinos dentro de las películas.