hin film composites in the BiFeO 3 – Bi 4 Ti 3 O 12 ystem obtained by an aqueous solution-gel eposition methodology

Thin film multiferroic composites, with a high quantity of interfaces between the different materials, represent a more feasible alternative to single phase systems in which the multifunctional response is usually hampered due to intrinsic physical constraints. Nowadays some of these composites can be produced by applying deposition techniques such as PLD, CVD, MBE or the like, which allow a high degree of crystallographic control. However, despite their effectiveness, all these techniques also involve a high consumption of energy in terms of temperature and/or vacuum. Within this frame, the present contribution proposes a sustainable chemical solution deposition process to prepare thin films of the multiferroic BiFeO3–Bi4Ti3O12 composite system. More specifically an aqueous solution-gel plus spincoating methodology is employed which also avoids the organic solvents typically used in a conventional sol–gel method, so further keeping an eye on the environmentally friendly conditions. Attempts are conducted that demonstrate how by systematically controlling the processing parameters it is possible to obtain thin film composites with a promising 3-3 type connectivity at temperatures as low as 600 ◦C. © 2017 SECV. Published by Elsevier España, S.L. U. This is an open access article under the CC BY-NC-ND license (http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/). Obtención de láminas delgadas del sistema compuesto BiFeO3-Bi4Ti3O12 mediante procesamiento disolución-gel en medio acuoso alabras clave: r e s u m e n Los materiales compuestos (composites) multiferroicos en forma de lámina delgada y con ateriales multiferroicos un gran número de intercaras entre los distintos componentes, representan una alternaviable frente a los sistemas monofásicos, en los cuales la respuesta iFeO3 tiva más práctica y áminas delgadas eposición química en disolución ol-gel spin coating multiferroica se encuentra típicamente impedida debido a restricciones físicas de carácter intrínseco. Actualmente algunos de estos composites son obtenidos mediante diversas técnicas de deposición tales como PLD, CVD, MBE o similares, las cuales permiten un alto grado ∗ Corresponding author. E-mail address: c.gumiel@upm.es (C. Gumiel). ttps://doi.org/10.1016/j.bsecv. 2017.09. 001 366-3175/© 2017 SECV. Published by Elsevier España, S.L. U. This is an open access article under the CC BY-NC-ND license (http:// reativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/). 20 b o l e t í n d e l a s o c i e d a d e s p a ñ o l a d e c e r á m i c a y v i d r i o 5 7 (2 0 1 8) 19–28 de control a nivel cristalográfico. No obstante, a pesar de su efectividad, todas estas técnicas también engloban un alto consumo de energía en términos de temperatura y/o vacío. En este contexto, el presente trabajo de investigación propone un método de deposición química en disolución para obtener láminas delgadas del sistema multiferroico compuesto BiFeO3-Bi4Ti3O12. En concreto se plantea la utilización de una metodología disolución-gel en medio acuoso seguida de deposición por spin coating, metodología con la que además se evita el empleo de los disolventes orgánicos típicamente utilizados en un método sol-gel convencional y que por tanto acentúa el carácter sostenible del proceso. Para ello se han llevado a cabo diferentes experimentos con los cuales se pone de manifiesto cómo llevando a cabo un control sistemático de las distintas variables del proceso, es posible obtener composites en forma de lámina delgada con una prometedora configuración 3-3 a temperaturas no superiores a 600 ◦C. © 2017 SECV. Publicado por Elsevier España, S.L. U. Este es un artı́culo Open Access bajo