Piezoelectricity of ZnO films prepared by sol-gel method

ZnO piezoelectric thin films were prepared on crystal substrate Si(111) by sol-gel technology, then characterized by scanning electron microscopy, X-ray diffraction and atomic force microscopy (AFM). The ZnO films characterized by X-ray diffraction are highly oriented in (002) direction with the growing of the film thickness. The morphologies, roughness and grain size of ZnO film investigated by AFM show that roughness and grain size of ZnO piezoelectric films decrease with the increase of the film thickness. The roughness dimension is 2.188-0.914 nm. The piezoelectric coefficient d(33) was investigated with a piezo-response force microscope (PFM). The results show that the piezoelectric coefficient increases with the increase of thickness and (002) orientation. When the force reference is close to surface roughness of the films, the piezoelectric coefficient measured is inaccurate and fluctuates in a large range, but when the force reference is big, the piezoelectric coefficient d(33) changes little and ultimately keeps constant at a low frequency.

First-principles study of the electronic structure and dynamical electronic excitations of strong spin-orbit metal Pb: bulk, surface and nanosized films

En la presente tesis se ha realizado el estudio de primeros principios (esto es, sinhacer uso de parámetros ajustables) de la estructura electrónica y la dinámica deexcitaciones electrónicas en plomo, tanto en volumen como en superficie y en formade películas de espesor nanométrico. Al presentar el plomo un número atómico alto(82), deben tenerse en cuenta los efectos relativistas. Con este fin, el doctorando haimplementado el acoplo espín-órbita en los códigos computacionales que hanrepresentado la principal herramienta de trabajo.En volumen, se han encontrado fuertes efectos relativistas asi como de lalocalización de los electrones, tanto en la respuesta dieléctrica (excitacioneselectrónicas colectivas) como en el tiempo de vida de electrones excitados. Lacomparación de nuestros resultados con medidas experimentales ha ayudado aprofundizar en dichos efectos.En el estudio de las películas a escala nanométrica se han hallado fuertes efectoscuánticos debido al confinamiento de los estados electrónicos. Dichos efectos semanifiestan tanto en el estado fundamental (en acuerdo con estudiosexperimentales), como en la respuesta dieléctrica a través de la aparición y dinámicade plasmones de diversas características. Los efectos relativistas, a pesar de no serimportantes en la estructura electrónica de las películas, son los responsables de ladesaparación del plasmón de baja energía en nuestros resultados.