Influencia de la proporción etanol/agua en la deposición de films de ZnO por nebulización pirolítica sol-gel

L. E. MORINGO; P. VAVELIUK; M. R. TEJERINA

Tandil

Encuentro; XVII TOPFOT - XII EEOF Tandil 2022 Taller de Óptica y Fotofísica; 2022

Comité Territorial de Óptica

ResumenLos films de ZnO depositados por nebulización pirolítica son una buena opción como materiales semiconductores transparentes de bajo costo. El proceso de nebulización pirolítica conlleva la evaporación de una solución que contiene iones de Zn sobre un sustrato (en nuestro caso de vidrio sódico cálcico) que se mantiene a temperatura constante entre 350°C y 450°C. Una posibilidad para obtener recubrimientos de baja resistividad (del orden de 0.1 𝛀 cm) es lograr capas homogéneas de baja porosidad de un espesor del orden de 1 𝛍m. Para esto es requerido maximizar la cantidad de Zn depositado y mantener la menor variación de temperatura posible en el sustrato. En este trabajo se utilizaron distintas composiciones de solución a base agua desionizada (cuya solubilidad para la sal utilizada es 43 g/100 mL) y etanol (que tiene una solubilidad 1g/30mL) para depositar capas de ZnO. Por un lado, el aporte del agua facilita la disolución de mayores cantidades de sal de zinc y por otro lado, el etanol favorece la evaporación de la solución generando menor gradiente térmico sobre sustrato. Estos ensayos se realizaron para determinar la proporción óptima para depositar films en las condiciones particulares de nuestro dispositivo experimental, en el cual la nebulización se produce sin movimiento relativo entre la boquilla nebulizadora y el sustrato. Además, para evaluar la repetibilidad del proceso se realizaron tres muestras en cada condición. La condiciones que se emplearon son las siguientes: una molaridad de Acetato de Zinc Dihidratado en solución de 0.1M, una temperatura de sustrato de 415°C , y se utilizaron 5 proporciones de agua/etanol entre 0%/100% y 100%/0%. También se agregó a la solución de partida como máximo 1 mL de Ácido Acético para mejorar la disolución.Para caracterizar los films se tomaron imágenes macroscópicas y se midió la transmitancia óptica en distintas zonas de las muestras fabricadas. A partir de analizar las distintas medidas de transmitancia se obtuvo que a medida que aumenta la cantidad de agua en la solución, los films depositados son cada vez más opacos, esto se evidencia también al analizar los datos de transmitancia. Los mejores resultados (de transmitancia) se obtuvieron con la solución de 100% etanol. Respecto a la repetibilidad, se obtuvieron buenos resultados. En todos los casos, las mediciones de transmitancia se realizaron en la zona central, de mayor deposición, y en una zona adyacente. En definitiva, este estudio permitió conocer las características de los films fabricados en distintas condiciones para diseñar futuras modificaciones que optimicen el proceso.