Caracterización estructural y de transporte de películas ultradelgadas de conductores iónicos (Structural and transport characterization of ultrathin films of ionic conductors).

Abstract

Ionic conductor complex oxides poise a most interesting promise as electrolytes for solid oxide fuel cells (SOFC). In particular, high quality thin films, superlattices and interfaces may exhibit a dramatic enhancement of the ionic conductivity, since such heterostructures may accommodate large amounts of strain. Coherently strained interfaces provide a very interesting playground towards the search of enhanced diffusivities near room temperature, aimed at improving devices for energy generation and storage. In this work, thin films of ZrO_2:Y_2O_3 (YSZ) and ZrO_2:Y_2O_3/YAlO_3 (YSZ/YAP) superlattices have been grown on different YAP substrates in order to tune the degree of epitaxial strain in the system. Different characterization techniques, as X-ray diffraction or scanning transmission electron microscopy have been used to study the role of the growth orientation and the interface strain in transport properties [RESUMEN] Los óxidos de metales de transición son una amplia familia de materiales, entre los que destacan los sólidos iónicos por su aplicaciones como materiales para la generación y almacenamiento de energía. En concreto, en películas delgadas de alta calidad en su estructura aparecen nuevas propiedades como una gran mejora en la conductividad iónica, fundamental para su utilización en celdas de combustible de electrolito sólido (SOFC: solid oxide fuel cells). Se ha demostrado que estos materiales se pueden combinar en heteroestructuras soportando grandes tensiones sin romper en islas o dominios estructurales. En estos sistemas, las interfases coherentemente tensionadas presentan un campo de estudio muy prometedor en la búsqueda de conductores iónicos con difusividades mayores cerca de temperatura ambiente. En este trabajo se han crecido láminas delgadas de ZrO_2:Y_2O_3 (YSZ) y superredes de ZrO_2:Y_2O_3/ YAlO_3 (YSZ/YAP) sobre distintos sustratos de YAlO3 (YAP) para su posterior caracterización mediante técnicas como difracción de rayos X y microscopía electrónica de transmisión con barrido ,con el objetivo principal de intentar dilucidar el rol de la orientación de crecimiento y las tensiones epitaxiales en las propiedades de transporte.