Ing. Electromecánica - Proyectos Finales de Carrera 2020

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    Deposición, caracterización y actividad electro-catalítica de capas delgadas de ITO fabricadas a ángulo oblicuo por RF Magnetron Sputtering
    (2020-05-12) Moreira, Ramiro Damián; Oliva-Ramírez, Manuel; Puente, Gustavo; De Carli, Anibal Carlos; Brühl, Sonia Patricia
    Las capas finas de óxido mixto de indio y estaño (Indium Tin Oxide - ITO) han recibido mucha atención tanto científica como tecnológica debido a su alta transparencia en el espectro visible, alta reflectancia en el rango infrarrojo y baja resistividad eléctrica. Gracias a estas propiedades, las películas ITO se han utilizado ampliamente en dispositivos optoelectrónicos tales como celdas solares, LED's o LCD's. Estas capas también tienen aplicaciones en electrocatálisis, donde la actividad electroquímica se ve modificada por la morfología de la superficie, lográndose mayores reacciones para superficies porosas. La deposición de capas finas a ángulo oblicuo (Oblique Angle Deposition - OAD) permite obtener capas nanoestructuradas de alta porosidad de forma directa, lo que resulta atractivo para las aplicaciones antes nombradas.En el presente trabajo se utilizó un sistema de pulverización catódica de magnetrón activado por plasma de radiofrecuencias (Radio Frequency Magnetron Sputtering - RF-MS) para la deposición de capas finas de ITO. La deposición se realizó con distintas composiciones de plasma, utilizando una mezcla de gases argón y oxígeno, y se depositó a diferentes ángulos con el fin de obtener varias microestructuras. Se analizó cristalinidad, morfología, transmitancia óptica, reflectancia y propiedades eléctricas de las capas para caracterizar su rendimiento.Como resultado se lograron capas delgadas cristalinas de espesores 400 nm, 750 nm y 1000 nm para tres grupos de muestras utilizadas en el estudio: “gamma o”, “delta o” y “beta i”,respectivamente. Las capas presentaron transmitancias superiores al 80% en el visible para las muestras más porosas, y reflectancias de hasta el 40% en la zona de NIR. Las propiedades eléctricas se vieron afectadas por la porosidad, lográndose valores de 18 a 50 Ω/sq para las menos porosas. Para los test electrocatalíticos se seleccionaron las condiciones de deposición que cumplían con la mejor relación porosidad/conductividad eléctrica. Para estos experimentos, se fabricó una estructura en forma de “V” denominada “chevron” para cada ángulo. La estructura chevron se integró a un sustrato compuesto de una capa compacta de ITO sobre vidrio y se generó un sistema que actúa como electrodo. Las pruebas que se realizaron sobre los electrodos incluyeron voltametría cíclica y reacciones de evolución de hidrógeno y oxígeno. Por último, los experimentos electrocatalíticos mostraron que las capas porosas de ITO fabricadas por OAD poseen mayor actividad electrocatalítica que sus homólogas compactas gracias a su porosidad, y, además, se determinó qué condiciones de deposición proporcionan capas con mayor actividad catalítica y con mejor resistencia estructural.