Abstract

El pentóxido de vanadio (V2O5) tiene propiedades intrínsecas las cuales le permiten obtener estabilidad electrotérmica y termoquímica. Por lo cual se explica la importancia de este material y lo crucial en el desarrollo de la microelectrónica, electroquímica y dispositivos electroópticos [1?3]. Dentro del desarrollo tecnológico enfocado en las baterías de litio, el espesor de los recubrimientos utilizados como cátodo dentro del sistema electroquímico (recubrimientos de V2O5) debido a su alta transferencia de carga, es un material idóneo para generar ciclos de carga-descarga, permitiendo así incrementar la eficiencia de una batería de litio en el transporte iónico [1]. Una de las técnicas de fabricación que permiten obtener bajos espesores (cientos de nanómetros), homogeneidad y control de la microestructura, es el proceso de magnetrón sputtering reactivo el cual permite además generar diferentes estequiometrías de los óxidos de vanadio y en específico del V2O5 [1,4,5]. Según el modelo termodinámico propuesto por Pinnow y colaboradores [6], la formación de los diferentes sub-óxidos (en este caso de vanadio (V)), dependen principalmente del contenido de oxígeno en el sistema de sputtering reactivo manteniendo la presión parcial de argón (Ar) constante. Por otra parte, la cristalinidad del V2O5 depende de la energía de ignición del plasma y las condiciones termodinámicas [7], cambiando de una fase amorfa a una estructura cristalina de tipo ortorrómbica o romboédrica [3,5]. El objetivo de este trabajo se enfoca en el estudio del efecto del oxígeno en el plasma de argón durante el proceso de pulverización catódica reactiva. El proceso se monitoreará utilizando la técnica de Espectroscopía de Emisión Óptica (OES) y para estudiar la microestructura de los recubrimientos se utilizará la técnica de difracción de rayos X (XRD), espectroscopía confocal Raman y Espectroscopia de fotoelectrones por rayos X (XPS). En el estudio del plasma a una potencia constante de 150W, se obtienen los OES (Figura 1a) de los cuales se analizan las líneas de emisión del vanadio (458 nm), el oxígeno (777 nm) y el argón (811 nm) resultando que con un valor de flujo de oxígeno superior a 1,75 sccm la intensidad de las líneas de V y Ar disminuyen mientras que la de O aumenta hasta llegar a una constancia en los 2,5 sccm. Según reporta Villaroel et al [8], se deduce una saturación del sistema en estos valores, los cuales se deben a un baja en las colisiones por un aumento del número de átomos presentes en el sistema, lo cual alteraría la formación de películas (microestructura), formando V2O5. Del análisis obtenido a partir de la microscopia Raman (Figura 1b), se pueden identificar los modos vibracionales de estiramiento (143 cm-1 (línea 1)) el cual señala que existe el enlace V-O-V correspondiente a una estructura cristalina de tipo romboédrico del V2O5, mientras que la segunda banda vibracional, (de flexión (línea 2)) a 995 cm-1 el cual indica la existencia del enlace V=O el cual se relaciona a la estequiometría de la película e indica que se obtiene el V2O5 cristalino con temperaturas de 300°C.