PT104048A - Processo de obtenção de filmes finos de titanato de estrôncio e bário a temperaturas baixas por sol gel e de elevada sintonabilidade da permitividade dieléctrica - Google Patents

Abstract

A PRESENTE INVENÇÃO DIZ RESPEITO A UM NOVO PROCESSO DE OBTENÇÃO DE FILMES FINOS DE MATERIAIS DIELÉCTRICOS, PIEZOELÉCTRICOS E FERROELÉCTRICOS A BAIXAS TEMPERATURAS, CRISTALINOS, DENSOS E COM PROPRIEDADES ELÉCTRICAS OPTIMIZADAS, NOMEADAMENTE DE TITANATO DE BÁRIO E ESTRÔNCIO, BST, A TEMPERATURAS BAIXAS, 600 ºC. SÃO MISTURADAS SOLUÇÕES DE SOL GEL CONVENCIONAIS COM PARTÍCULAS CERÂMICAS PEROVESQUÍTICAS COM A MESMA / DIFERENTE COMPOSIÇÃO DAS SOLUÇÕES E DE DIMENSÕES NANOMÉTRICAS. O PRINCÍPIO QUE LHE ASSISTE É O DA NUCLEAÇÃO HETEROGÉNEA E REDUÇÃO DA ENERGIA DE ACTIVAÇÃO NECESSÁRIA PARA A FORMAÇÃO DA FASE CRISTALINA, REDUZINDO A TEMPERATURA DE CRISTALIZAÇÃO DOS FILMES, PERMITINDO A COMPATIBILIZAÇÃO COM A TECNOLOGIA DO SILÍCIO E SUBSTRATOS DE BAIXO CUSTO (AÇO, VIDRO, METAIS-NÃO-NOBRES), ABRINDO LEQUE DE APLICAÇÕES DESTES FILMES E A POSSIBILIDADE DE DESENVOLVIMENTO DE NOVOS DISPOSITIVOS. A RELEVÂNCIA DA INVENÇÃO RELACIONA-SE TAMBÉM, COM A POSSIBILIDADE DE APLICAÇÃO A MUITOS OUTROS SISTEMAS DE ELECTROCERÂMICOS, ANTEVENDO ALARGAMENTO DAS APLICAÇÕES EXISTENTES E O FABRICO DE NOVOS DISPOSITIVOS ELECTRÓNICOS.

Description

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DESCRIÇÃO

PROCESSO DE OBTENÇÃO DE FILMES FINOS DE TITANATO DE ESTRÔNCIO E BÁRIO A TEMPERATURAS BAIXAS POR SOL GEL E DE ELEVADA SINTONABILIDADE DA PERMITIVIDADE DIELÉCTRICA

Campo da invenção A presente invenção diz respeito à obtenção por um método de sol gel modificado de filmes finos de dieléctricos, piezoeléctricos e ferroeléctricos de óxidos que cristalizam com estruturas cristalográficas do tipo perovesquite, pirocloro e camada de bismuto, e mais especificamente de titanato de bário e estrôncio (Bai_ xSrxTi03, (0<x<l), BST) com propriedades de sintonabilidade da permitividade dieléctrica relativa maximizadas (65 % de sintonabilidade para a composição (BST 80/20, x = 0.2).

Em particular esta invenção diz respeito à produção de filmes finos cerâmicos (de espessura menor do que 800 nanómetro) em substratos seleccionados, usando a combinação do processo sol gel convencional com a utilização de partículas cerâmicas de dimensões 2 nanométricas.

Ainda mais especificamente esta invenção relaciona-se com a síntese de precursores e desenvolvimento de técnica de deposição de filmes finos de BST com espessuras superiores a 100 nanómetros e inferiores a 800 nanómetros, para aplicações em microelectrónica, designadamente, em sistemas mecânicos microelectrónicos (MEMS - microelectronic mechanical systems) e dispositivos sintonizáveis, tais como filtros (tunable filters), redes (tunable matching network) e osciladores (high tuning frequency range voltage controlled oscillators (VCO).

Suporte da Invenção

No passado recente a necessidade de telecomunicações para um cidadão comum estava limitada à vulgar linha de telefone.

No entanto, o mundo das telecomunicações actuais é caracterizado por uma vasta gama de aplicações, que vão desde o correio electrónico, aos sistemas audio visuais em tempo real e "on line", o que requer, entre outros 3 aspectos, larguras de banda para a comunicação muito elevadas, de cerca de várias ordens de grandeza. E acima de tudo o utilizador de hoje pretende "liberdade" total de acesso, em qualquer lugar e a qualquer hora. A necessidade de maior mobilidade constituiu a força motriz do desenvolvimento das comunicações sem fios ("wireless") e do respectivo mercado e explica a presente evolução dos telefones portáteis para os actuais dispositivos portáteis multimédia.

Claro que estas evoluções requerem comunicações cada vez mais rápidas, dimensões de dispositivos cada vez menores e funcionalidade diversificada e maximizada, o que, por sua vez, requer desenvolvimentos nas tecnologias de suporte, nomeadamente tecnologias de materiais e integração, que permitam fabricar, a baixos custos, materiais com propriedades optimizadas. [1]

Neste sentido, filmes de materiais dieléctricos, piezoeléctricos e ferroeléctricos são tecnologicamente muito relevantes para a indústria electrónica e microelectrónica e fazem parte integrante de um leque vasto de dispositivos [2]. 4

De entre os vários materiais ferroeléctricos, as composições pertencentes à solução sólida composta pelo ferroeléctrico BaTi03 e o quantum paraléctrico SrTi03, (Bai_xSrx) Ti03 (BST) , devido às suas propriedades dieléctricas excelentes, nomeadamente, não linearidade dieléctrica elevada (dependência da permitividade dieléctrica do campo eléctrico DC elevada), permitividade dieléctrica relativa elevada, perda dieléctrica baixa, corrente de fuga baixa e tensão de rotura dieléctrica elevada, são tecnologicamente importantes para estas aplicações.

Mais ainda, a temperatura de Curie da solução sólida de BST pode ser ajustada através da alteração da concentração de Sr2+ de modo a que o material seja paraeléctrico na gama de temperaturas de operação para evitar fenómenos de fadiga pela inversão dos domínios ferroeléctricos [3] .

Estas propriedades tornam os filmes finos de BST atractivos para dispositivos de memórias dinâmicas de acesso aleatório DRAMs, e de circuitos sintonizáveis às frequências das microondas (phase shifters, tunable filters, tunable matching network and high tuning frequency range voltage controlled oscillators) [3-6] . 5

Por outro lado, BST é um material livre de chumbo o que o torna ideal do ponto de vista ambiental para estas e outras aplicações.

As aplicações acima mencionadas requerem o fabrico de filmes finos de BST de elevada qualidade, com propriedades próximas das propriedades apresentadas pelos materiais equivalentes na forma de monólitos.

Filmes finos de BST têm sido preparados por uma variedade grande de metodologias [5].

As propriedades dos filmes de BST dependem directamente do método de fabricação e crescimento, composição, estequiometria, microestrutura, espessura do filme, entre outros aspectos.

Os dois métodos mais comuns para a fabricação de filmes finos, incluindo filmes de BST são os métodos de deposição física (physical vapour deposition, PVD) e os métodos de deposição química em fase vapor ou solução (Chemical vapour deposition, CVD or Chemical solution deposition, CSD).

Os métodos de deposição física são apropriados para um 6 crescimento epitaxial, permitindo o controlo apertado da espessura do filme.

No entanto, as temperaturas necessárias para a cristalização pós deposição dos filmes são elevadas (700 ~ 800°C), as taxas de deposição são muito baixas, os custos associados com o equipamento são elevados e o controlo da estequiometria dos filmes é difícil, o que no caso dos filmes de BST, poderá ser um problema.

Por estas razões as técnicas de deposição física não são apropriadas para produções em larga escala e não são compatíveis com um largo espectro de substratos de baixo custo [5].

Por outro lado, os métodos de deposição química permitem taxas de deposição mais elevadas, um bom controlo da estequiometria e com custo associados ao equipamento reduzidos.

As técnicas de deposição química (CDS) referem-se a um conjunto de técnicas de deposição a partir de soluções, sendo a técnica de sol gel, uma das mais comuns [7]. A técnica sol gel é considerada uma das técnicas mais 7 adequadas para fabricação de filmes finos, o que se deve às suas caracteristicas de elevada pureza dos produtos fabricados, facilidade de controlo da composição química e estequiometria, garantia de homogeneidade química de precursores e produto, elevadas taxas de deposição, baixas temperaturas de processamento, adequação à fabricação de grandes áreas e custos de equipamento baixos, entre outras [8].

Contudo, os filmes finos fabricados por sol gel são amorfos após a sua deposição e necessitam de ser tratados termicamente a temperaturas elevadas para cristalizar o filme e obter a fase de perovesquite. A preparação de filmes finos por sol gel inclui três passos: (i) preparação das soluções, (ii) deposição das soluções sobre os substratos por espalhamento ou mergulho, seguida de um passo de secagem para evaporar os solventes e consolidar o filme e (iii) tratamento térmico da camada depositada para remover a matéria orgânica e cristalizar as fases desej adas. 8

No caso especifico dos filmes de BST o tratamento térmico dos filmes finos preparados por sol gel ocorre normalmente a cerca de 750 °C para assegurar boas propriedades dieléctricas [9, 10].

Existem vários trabalhos científicos que reportam a preparação e caracterização de filmes finos de BST fabricados por sol gel [11-18]. 0 tratamento térmico a temperaturas elevadas constitui uma desvantagem para a integração dos filmes de BST em circuitos electrónicos [5, 15, 19, 20].

As elevadas temperaturas necessárias para a cristalização de fase de perovesquite em filmes finos de BST não são compatíveis com a integração em larga escala em circuitos à base de silício, pela tecnologia CMOS (complementary metal oxide semiconductor technology).

Se a temperatura de processamento dos filmes dieléctricos for superior a 7 00 °C fenómenos de difusão térmica e de segregação na interface e instabilidade das fases cristalinas podem ocorrer. A formação de Si02 e ou silicietos metálicos ocorre 9 quando BST é depositado sobre silício a temperaturas elevadas acima de 700 °C.

Camadas subjacentes de silicietos reduzem a elevada permitividade dieléctrica relativa do material, já que estes silicietos têm permitividades dieléctricas relativas inferiores à do óxido perovesquítico. A estas temperaturas elevadas pode ocorrer a recristalização do eléctrodo colocado sob o filme (por exemplo platina), o que origina o aparecimento de curto circuitos nos filmes de BST.

Mais ainda, as tensões térmicas geradas às temperaturas elevadas podem afectar a longo prazo o desempenho.

Esta temperatura elevada limita drasticamente a utilização de filmes finos de BST.

Assim o melhoramento e optimização das condições de fabrico de filmes finos de BST, bem como o desenvolvimento de metodologias de processamento destes filmes a temperaturas mais baixas é um aspecto chave do ponto de vista tecnológico e de comercialização destes materiais. 10

Acrescente-se que um processamento a baixas temperaturas é ainda essencial quando é necessária a utilização de substratos metálicos de baixo custo ou de vidro.

Tentativas para diminuir a temperatura de síntese e cristalização da fase pura de perovesquite em filmes de BST preparados por metodologias químicas incluem: (i) a modificação da química das soluções [21, 17], (ii) utilização de métodos hidrotermais ou métodos híbridos sol gel / hidrotermais, com temperatures de síntese entre 120 e 140 °C [22] e (iii) utilização de camadas semente para facilitar a adesão e eliminar as tensões mecânicas entre a camada do filme e o substrato [18, 23].

No entanto, nenhuma destas metodologias conseguiu propriedades dieléctricas optimizadas para estes filmes.

Tratando-se a formação da fase de perovesquite de um processo sequencial, no qual a nucleação desta fase é o passo controlador, um aumento acentuado de núcleos de perovesquite a uma temperatura baixa, quer por nucleação homogénea ou heterogénea, contribuirá para um decréscimo acentuado da energia de activação para a formação da fase de perovesquite. 11

Espera-se assim, que partículas nanométricas cristalinas de composições que cristalizam com a estrutura da perovesquite (de composição semelhante ou diferente da composição da matriz) dispersas no sol precursor de BST, promovam o processo de formação de fases, permitindo a formação da fase cristalina de perovesquite e densificação dos filmes a temperaturas mais baixas do que as até agora referidas e obter uma microestrutura homogénea (distribuição de tamanho de grão apertado, elevado grau de densificação e menor percentagem de defeitos) que contribuirá para a maximização, optimização e reproductibilidade das propriedades dieléctricas dos filmes fabricados através dos tais precursores.

Objecto da invenção 0 objecto desta invenção é: (i) o desenvolvimento de um método de fabricação de filmes finos dieléctricos, piezoeléctricos e ferroeléctricos através de um método de sol gel modificado que permite a fabricação de filmes finos, com espessuras inferiores a 800 nanómetros, cristalinos e monofásicos a baixas temperaturas (inferiores a 600 °C, para o caso de filmes finos de 12 BST) , densos e sem fissuras, com propriedades dieléctricas optimizadas (nomeadamente a sintonabilidade da permitividade dieléctrica para os filmes finos de BST) , no qual uma gama alargada de substratos não refractários pode ser utilizada. (ii)o fabrico de filmes finos monofásicos de titanato de bário e estrôncio (BST) com propriedades dieléctricas optimizadas, nomeadamente a sintonabilidade da permitividade dieléctrica.

Breve descrição da invenção A presente invenção diz respeito à obtenção de filmes finos dieléctricos, piezoeléctricos e ferroeléctricos a temperaturas baixas com microestruturas e propriedades optimizadas, por um processo de sol gel modificado, designado por sol gel difásico. A obtenção de filmes finos compreende principalmente a obtenção de filmes na solução sólida completa de Bai-xSrxTi03, (0<x<l), como por exemplo BST 80/20 (x= 0.2) de permitividade dieléctrica sintonizável optimizada.

Esta invenção providencia um método de fabricação de filmes finos policristalinos, densos e sem fissuras de 13 composições de dieléctricos, piezoeléctricos e ferroeléctricos com espessuras de 100 a 800 nanómetros sobre substratos e compreende, para o caso de filmes de titanato de bário e estrôncio, Bai_xSrxTi03, (0<x<l): a) mistura da solução sol gel de titanato de bário e estrôncio (BST) com até 10 % em peso da referida solução de partículas cristalina de perovesquite de dimensão nanométrica com a mesma ou distinta composição de modo a produzir uma suspensão estável e uniforme; b) aplicação da referida suspensão estável sobre substratos através do processo de espalhamento por rotação (spin coating) ou mergulho (dip coating) para providenciar uma camada ou cobertura com espessura até 800 nanómetro; c) pirólise da referida cobertura a temperaturas de cerca de 300 °C pelo período de um minuto, para remover os constituintes orgânicos; d) repetição do processo de b) a c) de 5 a 10 vezes até conseguir a espessura requerida para o filme; queima das referidas camadas já pirolisadas, a temperaturas inferiores a 600 °C e por períodos de tempo compreendidos entre 5 e 600 minuto, para produzir um filme policristalino sobre o referido substrato denso e sem fissuras (Figura 3 ilustra a morfologia 14 obtida por microscopia de força atómica (AFM) dos filmes finos de BST 80/20 preparados por precursores sol - gel não contendo sementes (a e b) e contendo 5 % em peso de sementes nanométricas de BST 80/20 e tratados termicamente a 600 °C por 30 hora. Rugosidade da superfície de filmes não sementados: 12.94nm. Rugosidade da superfície de filmes com 5 % em peso de sementes: 3.53nm).

Descrição detalhada dos modos de realização preferidos 0 processo de sol gel, aqui referido como modificado ou difásico, requer em primeiro lugar a preparação de uma solução de organo metálicos do elemento metálico desejado e do solvente apropriado, seguida da hidrólise, pirólise e queima para remover os compostos orgânicos e induzir a cristalização da fase cristalina desejada.

Na presente invenção esta solução de organo metálicos é dividida em duas porções: • A primeira porção permanece inalterada. • A segunda porção é misturada com as partículas de perovesquite de dimensão nanométrica, que foram adicionados à solução de precursor) e sujeita a uma mistura ultrassónica, para formar uma suspensão de 15 base sol - gel que pode ser depositada em substratos de geometria simples ou complexa por espalhamento por rotação (spin coating) ou por mergulho (dip coating). A representação gráfica da distribuição do tamanho de partícula de pós nanométricos de BST 80/20 está ilustrada na FIG 1.

Após a formação desta camada segue-se a etapa de hidrólise / condensação e pirólise por tratamento térmico.

Sobre o referido conjunto, filme + substrato tratado termicamente, é repetido o processo anterior o número de vezes necessário até se conseguir a espessura desejada. 0 tratamento térmico final de cristalização ocorre a temperaturas iguais ou inferiores a 600 °C por períodos de tempo compreendidos entre 5 a 600 minutos em atmosfera de ar ou oxigénio.

As formulações típicas são descritas abaixo, salientando-se, no entanto, que a escolha das formulações não é crítica, este procedimento pode ser utilizado num leque 16 alargardo de formulações para preparar filmes finos de materiais dieléctricos com aplicação na microelectrónica. São alguns exemplos as composições dos titanatos, niobatos, tantalatos, zirconatos e tungstatos, às quais se estende esta invenção.

Preparação de soluções organo-metálicas 1. Soluções de Bai-xSrxTi03

Para o caso de x = 0,2, BST20/80 2,06g de acetato de bário e 0,438g de acetato de estrôncio foram dissolvidos em 7,5 ml de ácido acético. 3,5ml de butóxido de titânio foram estabilizados com 2,06 ml de acetilacetona e 11,11 ml de etilenoglicol.

As soluções formadas, transparentes e estáveis foram misturadas.

Foi adicionado à mistura ácido acético e a viscosidade da solução ajustada. A concentração da solução final foi de 0,2M.

Preparação da suspensão sol gel (sol difásico) 17 Pós cerâmicos de dimensões nanométricas de composição seleccionada (por exemplo BST20/80) são dispersos em etanol.

Esta dispersão é adicionada à solução de BST20/80 e misturada em misturador / agitador ultrassónico para preparar uma suspensão uniforme e estável.

As partículas dos pós cerâmicos têm diâmetros da ordem de 20 a 80 nanómetros. A percentagem em peso do pó varia de 0 a 10 % em peso da solução. A suspensão acima preparada poderá ser aplicada a qualquer tipo de substrato quer por espalhamento por rotação (spin coating), quer por mergulho (dip coating).

Podem ser utilizados substratos com diferentes geometrias, tais como planar, coaxial ou complexa. A natureza dos substratos pode também ser variada, incluindo cristais simples, metais, vidros e cerâmicos.

Filmes com espessuras superiores a 50 nanómetros e inferior a 800 nanómetros podem ser fabricados por repetição dos ciclos de deposição das camadas. 18

Cada deposição é seguida de um tratamento térmico do filme / substrato ao ar a temperaturas compreendidas entre 300 e 450 °C pelos períodos de 1 a 30 minutos para pirolisar os compostos orgânicos.

Após os ciclos de deposição, os conjuntos filme / substrato são tratados termicamente a 550 °C por 30 hora em fluxo de oxigénio para formar os compostos cristalinos. A FIG 2 contém a ilustração dos difractogramas de Raios X de filmes finos de BST 80/20 preparados por precursores sol - gel não contendo sementes nanométricas de BST 80/20 e contendo 1 9-1 o f 5 %, 10 % em peso de sementes nanométricas de BST (indicado como 1%, 5% e 10% sementes) e tratados termicamente a 600 °C durante 1 hora).

Alternativamente os filmes podem ser tratados termicamente a 600 °C durante 1 hora. A presença das partículas nanométricas e a sua acção de agentes de nucleação heterógenea resultam na cristalização da fase pura de perovesquite a temperaturas mais baixas e ou a tempos de tratamento térmico mais curtos, quando em comparação com os filmes não 19 sementados. A presença das partículas nanométricas diminui a barreira de energia para a nucleação da fase cristalina e resulta na formação de uma elevada concentração de pequenas cristalites. A cinética decristalização dos filmes fabricados através dos precursores difásicos é facilitada e as energias de activação para a formação da fase cristalina é reduzida de 189 kJ/mol para os filmes não sementados para 86 kJ/mol para os filmes sementados com 1 mol% de sementes e para 80 kJ/mol para os filmes sementados com 5 mol%. A Tabela 1 apresenta as energias de activação para a cristalização da fase de perovesquite em filmes finos de BST 80/20 preparados com precursores com diferentes concentrações de partículas nanométrica.

Ao mesmo tempo, a presença das partículas nanométricas resulta em filmes preparados a baixas temperaturas com microestruturas homogéneas, superfícies menos rugosas e tamanho de grão pequeno. 20

Tabela 1

Sem 1 % em peso de 5 % em peso de partículas partículas partículas nanométricas nanométricas nanométricas Ea(KJ/mol) 189 86 80 A FIG 3 ilustra a morfologia obtida por microscopia de força atómica (AFM) dos filmes finos de BST 80/20 preparados por precursores sol - gel não contendo sementes (a) e (b) e contendo 5 % em peso de sementes nanométricas de BST 80/20 e tratados termicamente a 600 °C durante uma 30 hora.

Rugosidade da superfície de filmes não sementados: 12,94 nanómetros.

Rugosidade da superfície de filmes com 5 % em peso de sementes: 3,53 nanómetros.

Como consequência, filmes de BST80/20 preparados por via os precursores difásicos e tratados termicamente a 600 °C exibem propriedades eléctricas melhoradas comparativamente aos filmes preparados por outras metodologias, nomeadamente por deposição física (PVD) e tratados termicamente a temperaturas mais elevadas. 21 A FIG 4 ilustra a curva de capacidade versus voltagem aplicada de filmes finos de BST 80/20 preparados por precursores sol - gel não contendo sementes e contendo 5% em peso de sementes nanométricas de BST 80/20 e tratados termicamente a 650 °C durante 2 horas. A sintonabilidade da permitividade dieléctrica do filme não sementado é de 52% e de 65% para o filme sementado com 5% em peso. A FIG 5 representa a densidade de corrente de fuga versus o campo eléctrico de filmes finos de BST 80/20 não sementados e sementados com 5 % em peso de sementes e tratados termicamente a 600 °C durante 30 horas em oxigénio. A variação da permitividade dieléctrica relativa e tangente de perda de filmes finos de BST 80/20 preparados por precursores sem sementes e com 5 % em peso de sementes e tratados termicamente a 600 °C durante 30 horas em oxigénio e em ar está ilustrada na FIG 6. E a Fig 7 representa a curva de histerese ferroeléctrica de filmes finos de BST 80/20 preparados por precursores sem sementes e com 5 % em peso de sementes e tratados 22 termicamente a 600 °C durante 30 horas em oxigénio. Referências citadas: [1] P. Leroux, M. Steyaert, LNA - ESD Co-design for Fully Integrated CMOS Wireless Receivers, Springer, 2005.

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Capacitors on Metal Foils and Methods of Making Thereof, 27 by Suh, Seigi (Cary, NC, US), Borland, William J. (Chapei Hill, NC, US) United States Patent 20070211408. LISBOA, 26 de ABRIL de 2008

Claims (15)

1 REIVINDICAÇÕES 1. Processo de obtenção a baixa temperatura por metodologia sol gel de filmes dieléctricos, piezoeléctricos e ferroeléctricos, de composições da família das perovesquites complexas (titanatos, niobatos, tungstatos e tântalatos), nomeadamente de titanato de bário e estrôncio, para aplicações na indústria da microelectrónica e com uma elevada sintonabilidade da constante dieléctrica com a aplicação do campo, caracterizado por compreender: a) a preparação de uma solução base por sol gel contendo os precursores dieléctricos; b) preparação de partículas nanométricas das composições de perovesquites dieléctricas; c) mistura dos pós nanométricos de perovesquite com a solução de base para obter uma suspensão bem dispersa; d) formação de uma camada fina sobre o substrato por técnicas de espalhamento por rotação (spin coating) da suspensão ou mergulho (dip coating) na suspensão, na qual a camada fina contém desde 0,5 a 10 % em peso dos pós nanométricos e tem cerca de 200 nanómetros ou menos de espessura; e) secagem da camada fina a temperatura e por período de tempo suficientes para evaporar os solventes; f) queima e pirólise da camada fina a temperatura e por período de tempo suficiente para queimar os compostos orgânicos e cristalizar a camada amorfa. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por compreender a mistura de uma solução sol gel com até 10% em peso de pós nanométricos seleccionados de um grupo de composições dieléctricas e consistir em partículas com tamanho médio de partícula inferior a 100 nanómetros de forma a produzir uma dispersão estável. Processo de acordo com a reivindicação 2, caracterizado por os pós nanométricos possuírem fase cristalina e composição elementar igual à da solução sol - gel. Processo de acordo com a reivindicação 2, caracterizado por os pós nanométricos poderem possuir a mesma ou diferente fase cristalina e diferente composição elementar da solução sol - gel. 3

5. Processo de acordo com a reivindicação 4, caracterizado por as composições serem seleccionadas de um grupo de composições com a mesma ou diferente fase cristalina e a mesma ou diferente composição elementar da solução sol - gel, tais como Bai_ xSrxTi03, BaTi03, SrTi03, Pbi-xZrxTi03, CaTi03, MgTi03, etc.

6. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por a secagem compreender o aquecimento do filme (camada fina + substrato) derivado da suspensão a temperaturas não superiores a 400 graus centígrados pelo período de 1 a 30 minutos.

7. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por a queima compreender o aquecimento do filme derivado da suspensão a temperaturas não superiores a 600 graus centígrados por períodos de 5 a 600 minutos em atmosfera de ar ou rica em oxigénio.

8. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por os passos de (c) a (e) poderem ser repetidos pelo menos cinco vezes para produzir um filme policristalino denso sem fissuras com no mínimo 4 uma espessura de 200 nanómetros.

9. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por o mencionado substrato ser seleccionado de um grupo constituído por: cristais simples (tais como, silício platinizado, não excluindo outros), vidros (tais como, vidros cobertos com óxido de indium e estanho - ITO, não excluindo outros) , metais (tais como, aço inox, aço inox modificado, não excluindo outros) e cerâmicos policristalinos (tais como, alumina, não excluindo outros).

10. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por os referidos filmes serem isentos de fissuras.

11. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por as soluções base serem constituídas por soluções de acetatos metálicos e alcoóxidos metálicos.

12. Processo de caracterizado acordo com a reivindicação 11, por os acetatos metálicos serem dissolvidos em ácido acético. 5

13. Processo de acordo com a reivindicação 11, caracterizado por as soluções de alcóxidos metálicos serem estabilizadas com acetilacetona.

14. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por a solução base consistir numa mistura de etilenoglicol como solvente e uma concentração do elemento metálico de 0,2 - 04 M.

15. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por a concentração do pó cerâmico na suspensão ser de 0,5 a 10% em peso do soluto no sol precursor.

16. Processo de acordo com a reivindicação 15, caracterizado por compreender uma etapa de mistura ultrasónica para minimizar a aglomeração das partículas.

17. Processo de acordo com a reivindicação 16, caracterizado por processo de mistura compreender a utilização de uma "ponta" ultrasónica.

18. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por os filmes finos de titanato de 6 bário e estrôncio (BST 80/20) possuírem uma sintonabilidade da permitividade dieléctrica relativa até 65%. LISBOA, 01 de JUNHO de 2010