Resumen: Consideraciones sobre la originalidad de la propuesta._x000D_ _x000D_ En el laboratorio de Fotofísica y Películas Delgadas se han venido desarrollando los métodos de depósito de películas delgadas por los siguientes métodos:_x000D_ PLD (Pulsed Laser Deposition), Sputtering (erosión catódica), evaporación Spin Coating, Espray Pirolisis Ultrasónico._x000D_ Para cada método se requiere una metodología y conocimientos de la ciencia de materiales específicos para cada material a depositar (Temperatura del deposito, distancia del blanco al substrato, características del substrato, atmosfera de deposito, presión o vacío especifico de deposito, etc). En este sentido, depositar materiales ferroeléctricos y ferromagneéicos tiene su dificultad particular._x000D_ En este proyecto se propone, como primera etapa, sintetizar los materiales base para fabricar los blancos de materiales ferroeléctricos siguientes:_x000D_ La familia de Niobatos de Sodio (NaNbO3) dopados con diferentes porcentajes de K, Sb y Ta, NaNbO3 (NN), K0.5Na0.5NbO3 (KNN), K0.5Na0.5NbO3Sb (KNNSb), y (K0.48Na0.52)0.96Li0.04Nb0.85Ta0.15 ,(KNNLT). Estos materiales fueron caracterizados fotoacústicamente y se obtuvieron sus transiciones de fase estructurales (Tc), como parte del trabajo realizado previo a este proyecto. En el desarrollo de este trabajo previo encontramos que estos materiales son potencialmente, excelentes ferroeléctricos para la fabricación de sensores piezoeléctricos (sensores y actuadores), particularmente se desarrolló un sensor que nos permite realizar mediciones fotoacústicas, con mayor sensibilidad que los PZT, empleados actualmente. Además mostramos que estos materiales son buenos generadores de segundo armónico (materiales que emiten luz doblando la frecuencia de excitación), que también tienen un gran potencial, en el desarrollo de sensores._x000D_ Para estos materiales ya iniciamos la sinterización de los mismos para obtener los blancos para utilizarse en la técnica de depósito de PLD._x000D_ Esta parte del estudio se complementará con la síntesis y sinterización de los materiales clásicos ferroeléctricos BaTiO3, PZT y Bi2WO6, junto con una variación de este ultimo dopado con Ta (Ta (Bi2[Ta0.1W0.9]O6- )). Incluso se podrían comprar blancos o los materiales en polvo, para realizar comparaciones entre sintetizados por nosotros y los comerciales, contando además la posibilidad de dopar estos materiales con tierras raras, con los métodos de dopaje que se describirán mas adelante. _x000D_ _x000D_ La investigación en la síntesis, también se realizara para materiales ferromagnéticos. Iniciaríamos con el material más utilizado en tecnologías avanzadas, el YIG (Yttrium-iron garnet : Y3Fe5O12)._x000D_ El YIG es el material ferromagnético más extensamente usado en comunicaciones ópticas y en dispositivos magneto-ópticos. Los granates ferromagnéticos, como el YIG, son los granates más conocidos entre las tierras raras, tienen estructura cúbica (grupo espacial Ia3d), todas las celdas contienen moléculas R33+Fe53+O12, y la distribución de la estructura iónica puede representarse escribiendo la fórmula del granate {R3}[Fe2](Fe3)O12._x000D_ Los materiales cerámicos de Yttrium-iron garnet (granate de Itrio Hierro) son ampliamente usados en dispositivos de microondas tales como circuladores, osciladores y retrazadores de fase, debido a sus propiedades para frecuencias de microondas [1-5]._x000D_ Los parámetros necesarios que cumple el YIG para minimizar las pérdidas de energía para altas frecuencias [6] son: una alta densidad, una alta saturación de magnetización, y un buen control tanto de su microestructura como de su tamaño de grano. Pero el control de estos parámetros es difícil, se ha reportado en la literatura que para obtener la densidad teórica del YIG puro se requiere que la sinterización se realice a muy altas temperaturas (superiores a los 1400 oC), por varias horas [4,6], de ahí la necesidad de doparlo con diferentes materiales para bajar esta temperatura de sinterización. Por ejemplo dopando con CaO-V2O5, se baja la temperatura de sinterización a 1280 oC, esto es sí la composición final del YIG una vez dopado es la siguiente: (Ca1.2Y1.8)(V0.6Fe4.4)O12. Otros dopantes reportados son. CaO-V2O5-Bi2O3, en los cuales se bajan las temperaturas hasta los 1100 oC [7-13]._x000D_ Los reporte más actuales refieren la síntesis de YIG por diferentes técnicas de síntesis, principalmente, la técnica de Sol-Gel, obteniendo partículas cada vez más pequeñas (nanométricas), así como procesos de síntesis mecano-químicos, o el convencional de reacción en estado sólido [14-17], pero los dopantes utilizados varían ampliamente, desde el Cerium, Gadolinio, Dy3+, Bismuto, TiO2. _x000D_ Todos estos estudios pretenden mejorar las propiedades magnéticas, particularmente la saturación de magnetización, que va aunado a la estructura cristalina, al tamaño de partícula, a los efectos de spin superficiales, etc._x000D_ Nuestro objetivo principal, en esta parte de la investigación, es investigar materiales propuestos en la literatura actual y crear nuevas variaciones de YIG con dopantes poco estudiados, obteniendo así, nuevas composiciones, pero todo con la mira puesta en obtener las características idóneas para poder utilizar nuestros materiales en osciladores de microondas, como una posible aplicación de este material . _x000D_ Un oscilador de microondas es un dispositivo electrónico que produce una señal eléctrica repetitiva, (generalmente una señal senoidal). Básicamente son 3 los parámetros que nos permiten conocer la calidad de un oscilador, estos son: El Factor de calidad, que nos permite conocer la pureza espectral del oscilador Q=fo/∆f, entre mas componentes espectrales contenga la señal del oscilador menor será el factor de calidad, una senoidal más pura, tendrá un facto de calidad más alto. El segundo parámetro es el Ruido de Fase, el cual es una medida de la continuidad de la señal cuando hay saltos en la fase de la señal o un corrimiento en ella, el ruido de fase será más alto. Y por ultimo, la Estabilidad en frecuencia, que nos permite conocer que tan estable es la frecuencia de la señal que se genera._x000D_ _x000D_ El comportamiento de materiales a frecuencias de microondas en presencia de un campo magnético externo se puede explicar considerando el momento angular (spin) y el campo magnético intrínseco de los electrones. Un campo magnético externo que no coincida con la dirección del momento magnético del electrón resulta en una alineación paulatina del spin del electrón con respecto al campo externo. Proponemos desarrollar la síntesis del YIG por dos métodos, por reacción en estado solido y por sol gel, y realizar las comparaciones del resultado de la síntesis por fotoacústica y las otras técnicas._x000D_ Además, intentaremos la síntesis de otro granate el GdFe5O12 (GIG), realizaremos su caracterización y obtendremos las películas delgadas de todos estos materiales. Realizando finalmente la caracterización de las películas delgadas y su inter-comparación entre ellas para aplicaciones en osciladores de microondas (de onda spin), para aplicaciones en telecomunicaciones._x000D_ En la segunda etapa se realizaran los depósitos de películas delgadas con alguna de las técnicas mencionadas arriba, la más propicia para cada material. _x000D_ En este punto quisiera aclarar que la intención es realizar el deposito por alguno de los métodos con los que contamos, el mas conveniente para cada material, pero, cada material requiere de un estudio de sus características de deposito (temperatura del substrato, distancia blanco substrato, frecuencia de giro del blanco, energía del laser, atmósfera, presión y/o vacio, etc). Una vez logrado lo anterior, en este proyecto propongo obtener nuevos materiales, dopando los anteriores, con una nueva modalidad de deposito. El objetivo que pretendo alcanzar, es desarrollar la investigación donde se realice el deposito con dos blancos, uno de ellos el material base, y el otro el dopante, esto para 4 casos específicos: a) con el método de PLD con dos blancos (también dos láseres), donde uno de los blancos es el material base, y un segundo blanco el dopante, en donde, controlando la potencia, la distancia, la temperatura, etc., se logre que este segundo blanco solo ensucie el p

Productos esperados:_x000D_ _x000D_ En este proyecto esperamos obtener: _x000D_ _x000D_ 1.-Metodologías experimentales para el depósito de películas delgadas de materiales de importancia tecnológica._x000D_ 2.- métodos novedosos de caracterización de películas delgadas de materiales ferromagnéticos, ferroeléctricos y multicapas de ambos._x000D_ 3.- prototipo de sensores ultrasónicos funcionando, de materiales libres de plomo, para diferentes regiones de frecuencia y para varios usos (sensores y actuadores)_x000D_ 4.-Un prototipo de osciladores de microondas, fabricadas con películas de YIG._x000D_ 5.- Sensores ultrasónicos de no contacto para medir ondas de superficie._x000D_ 6.- Al menos dos artículos de circulación internacional. _x000D_ 7.- Esperamos que 2 alumnos de licenciatura y dos de maestría se reciban, y el avance de al menos un doctorado. _x000D_