Nanoestructuras de ZnO sobre substratos carbonosos

E. TOSI; G. GRINBLAT; M. TIRADO; D. COMEDI

Encuentro; 99 Reunión Nacional de Física de la AFA; 2014

Uno de los desafíos presentes al trabajar con nanoestructuras de ZnO crecidas por VTD (vapor-transport and deposition) sobre Si es la dificultad de transferirlas desde el substrato hacia otro sistema de interés para su posterior estudio. Esto se debe en gran medida a la presencia de una "capa base" de ZnO sobre la cual crecen de forma muy ligada las nanoestructuras. Motivados por reportes en la bibliografía donde se indica que no se observa la capa base al trabajar sobre substratos carbonosos, estudiamos nanoestructuras de ZnO crecidas sobre grafito compactado y sobre fibras de carbono. En el primer sistema (ZnO sobre grafito compactado) se perfeccionó un método para crecer láminas autosostenidas nanoestructuradas con alta, media y baja concentración de nanohilos. Se caracterizó la morfología de las láminas con microscopia electrónica de barrido (SEM) observándose que las mismas consisten en un entrelazado de nanohilos sostenidas sobre una capa muy fina de grafito. Se estudiaron las propiedades de transporte electrónico de este sistema, tanto en función de la temperatura como de la presión y se observó un comportamiento semiconductor característico. Además se disolvieron las láminas con ultrasonido en alcohol isopropílico y se reconstruyeron sobre Si para estudiar sus propiedades por fotoluminiscencia, observándose una fuerte intensidad de emisión en el espectro visible acompañada de una débil respuesta en la longitud de onda del ultravioleta. Al depositar ZnO sobre las fibras de carbono se obtuvo una alta concentración de nanohilos monodispersos orientados de forma radial respecto de las fibras. Por SEM se observó que los nanohilos crecen directamente sobre las fibras, sin capa base, y al sonicar en alcohol isopropílico se pudieron despegar los nanohilos, obteniéndose una suspensión de estas nanoestructuras que fueron exitosamente transferidas a substratos de Si donde se estudió su fotoluminiscencia. Al igual que en las láminas disueltas, se observó emisión en el visible y una débil respuesta en el ultravioleta. Se discuten los mecanismos de crecimiento de los nanohilos sobre los materiales carbonosos, los mecanismos de transporte electrónico y los procesos de recombinación asociados a la fotoluminiscencia.