Nano-Iluminadores de ZnO

M.G. CAPELUTO; G. GRINBLAT; M. TIRADO; D. COMEDI; A.V. BRAGAS

Encuentro; XIII Encuentro Superficies y Materiales Nanoestructurados; 2013

Existen razones variadas por las cuales los trabajos sobre óxido de zinc (ZnO) han renacido en la última década, luego de desvanecerse alrededor de los ´80, postulando a este material como una alternativa interesante en el campo de la optoeléctronica. El ZnO es un semiconductor de band gap directo ancho (3.3eV a temperatura ambiente), y por lo tanto es candidato natural para la fabricación de iluminadores y sensores en el azul, el violeta o el UV cercano. Sin embargo, la dificultad para realizar dopaje p en este material, el crecimiento epitaxial preferentemente abocado a los materiales III-V (GaAs, GaAsAl), y la tendencia a estudiar otros materiales de band gap ancho como el ZnSe o GaN (por causas que incluyen patentes), produjeron que disminuyera el interés por entender la física y las aplicaciones de este material. Hoy en día existe un interés renovado en el ZnO, por diferentes razones que van desde lo económico hasta las propiedades físicas del material, en particular en cuanto a sus propiedades ópticas lineales y no lineales. Entre las ventajas, y desde el punto de vista de la fabricación, podemos mencionar la tendencia del material al crecimiento ordenado, autoensamblado y jerárquico de estructuras nanométricas de variadas formas y con alta cristalinidad, por ejemplo, nanobarrras, nanohilos, nanopeines. Existe una extensa cantidad de reportes en la literatura acerca de nanolaseres bombeados con luz, nanocavidades resonantes, nano-guía de ondas y están apareciendo los primeros reportes en nanoiluminadores bombeados eléctricamente. Otro punto interesante de este material es la alta energía de ligadura de los excitones (60meV) que asegura su estabilidad frente a temperatura y que permite imaginar una optoelectrónica de polaritones a temperatura ambiente. En esta charla vamos a discutir algunos de los aspectos aquí mencionados acerca de los nanoiluminadores de ZnO, y además mostraremos algunos de nuestros resultados, relacionados con la generación de luz en nanoestructuras de ZnO y, en particular, resultados de óptica no lineal en estas estructuras. Presentaremos la respuesta óptica de nanoobjetos de ZnO ante una excitación óptica pulsada. Las estructuras fueron crecidas por el método de transporte de vapor, sobre sustratos de Si recubiertos con nanoclusters de Au. Variando la presión parcial de O2 respecto de la de Zn durante el crecimiento, se obtienen nanoestructuras en forma de hilos, peines y hojas. Se iluminaron las muestras con un láser pulsado de Ti:Zafiro sintonizable, enfocado con un objetivo de microscopio, lo que permite realizar mediciones en objetos únicos. Discutiremos: i) la respuesta óptica del material al excitarlo con energías por arriba y por debajo de la mitad del band gap. ii) la correlación que existe entre el cociente de la fotoluminiscencia asociada a defectos y a excitones, con la superficie especifica de los distintos nanoobjetos, iii) aparición de modos de cavidad Fabry Perot en nanopeines, y iv) generación de segunda armónica en nanocavidades.