Boletín de la Sociedad Española de Cerámica y Vidrio (Nov 2022)
Thin film processing of multiferroic BiFeO3: From sophistication to simplicity. A review
Abstract
The obtaining of BiFeO3 in the form of a thin film represents a critical issue for its application in electronic devices since this is the required geometry for the integration of this material in microelectronic circuits. There are several techniques for this purpose, from those that use a gas or plasma phase to transport the precursors to the substrate, which would be included within the PVD or CVD techniques (for its acronym Physical Vapor Deposition and Chemical Vapor Deposition) to those that use a phase liquid for this transport, which would be included under the CSD (Chemical Vapor Deposition) techniques. However, among the large number of published papers, there is much controversy about which of them would be most suitable. It has been clearly demonstrated that all of them have the sufficient capacity to produce uniform and homogeneous thin films in thickness throughout the entire substrate, and although in many articles pure BiFeO3 films have been obtained with an exploitable functional response, others have reported the typical drawbacks that usually entails the obtaining this material: appearance of secondary phases, high leakages or a poor functional response. Nevertheless, there is a common aspect in the specialized literature that seems to be in agreement: the first group of techniques require very sophisticated equipment that involves high energy consumption in terms of temperature and pressure (vaccum), while the techniques that are based on solutions are characterized by their higher simplicity. In this context, the purpose of the present review is to summarize the main aspects of each technique in the obtaining of BiFeO3 thin films, from those that are more sophisticated to the simplest and environmentally benevolent ones, in order to provide an easier understanding of them. Resumen: La obtención de BiFeO3 en forma de lámina delgada representa una cuestión crítica para su aplicación en dispositivos electrónicos ya que es la geometría requerida para la integración de este material en circuitos microelectrónicos. Existen varias técnicas para este fin, desde las que utilizan una fase gaseosa o plasmática para transportar los precursores al sustrato, que se englobarían dentro de las técnicas PVD o CVD (por sus siglas en inglés de Physical Vapor Deposition y Chemical Vapor Deposition) hasta las que utilizan una fase líquida para este transporte, que se englobarían dentro de las técnicas CSD (Chemical Vapor Deposition). Sin embargo, entre el gran número de trabajos publicados, hay mucha controversia sobre cuál de ellas sería la más adecuada. Se ha demostrado claramente que todas ellas tienen la capacidad suficiente para producir películas delgadas uniformes y homogéneas en espesor a lo largo de todo el sustrato, y aunque en muchos artículos se han obtenido películas puras de BiFeO3 con una respuesta funcional aprovechable, otros han reportado los típicos inconvenientes que suele conllevar la obtención de este material: aparición de fases secundarias, corrientes de fuga altas o una pobre respuesta funcional. Sin embargo, hay un aspecto común en la literatura especializada que parece coincidir: el primer grupo de técnicas requiere de equipos muy sofisticados que implican un consumo energético alto en términos de temperatura y presión (vacío), mientras que las técnicas que se basan en disoluciones se caracterizan por su mayor simplicidad. En este contexto, el propósito de la presente revisión es resumir los principales aspectos de cada técnica en la obtención de películas delgadas de BiFeO3, desde las más sofisticadas hasta las más sencillas y respetuosas con el medio ambiente, con el fin de facilitar su comprensión.
