Dependencia no monótona de la emisión UV de agregados de nanopartículas de ZnO en función de la potencia de excitación

O. MARÍN; G. GRINBLAT; M. TIRADO; D. COMEDI

Conferencia; 106 Reunión Nacional de Física de la AFA; 2021

Las nanoparticulas (NPs) de ZnO son materiales multifuncionales con importantes aplicaciones tecnologicas potenciales en diversas areas, como por ejemplo para la conversion fotovoltaica, remediacion ambiental y optoelectronica. Dentro de sus propiedades se destacan su gap directo y su emision robusta y estable a temperatura ambiente en el UV [1]. Se han implementado muchas estrategias paraoptimizar las propiedades optoelectronicas de las NPs de ZnO, incluyendo la formacion de estructuras nucleo/coraza, el dopado y procesos de recocido termico. Dado que muchas de sus propiedades dependen de los estados superciales, tambien se han estudiado metodos de pasivacion supercial o control de la interaccion entre NPs adyacentes [2,3]. De hecho, una pregunta importante es como las propiedades de las NPs de ZnO cambian cuando se depositan desde una suspension coloidal y son inmovilizadas en un sustrato solido para formar una pelicula nanogranular. Junto a las cuestiones fisicas fundamentales referentes a las interacciones entre NPs adyacentes y NPs/sustrato, estos sistemas nanogranulares tienen interesantes aplicaciones tecnologicas, por ejemplo para desarrollo de sensores, celdas solares y fotocatalizadores. En este trabajo [4], la fotoluminiscencia de agregados de NPs de ZnO fue estudiada en funcion de la cantidad de NPs en la muestra. Con el incremento de estas, se observo que la banda de emision UV se ensancho y corrio a menor valor de energia, mientras que la razon emision UV/emision visible (IUV/IVis), decrecio. Ademas, mientras que las muestras con pocas NPs evidenciaron un comportamiento lineal tipico en funcion de la potencia de excitacion, las muestras con mayor numero de NPs mostraron una dependencia inusual y no monotona, con un maximo de emision de luz a valores intermedios de potencia de excitacion. Junto a esto, para las muestras con mayor numero de NPs, la banda de emision UV se ensancho a medida que aumento la potencia de excitacion. Estos resultados inusuales pueden ser explicados si se considera un efecto conjunto entre la autoabsorcion de fotones, los estados de trampas interfaciales y la dependencia de la altura de la barrera potencial en las interfaces NP/NP con la potencia de excitacion. La exposicion de las muestras a vapor de etanol durante los experimentos de fotoluminiscencia resulto en una inversion parcial del comportamiento no monotono de la emision de luz UV. Esto, ademas de ilustrar la posible aplicacion del sistema para el desarrollo de sensores de vapor, nos proporciona una nueva pista acerca del rol especifico de los estados de supercie e interfaz NP/NP en los mecanismos detras de los fenomenos opticos observados.Referencias:[1] O. Marin, V. Gonzalez, M. Tirado, D. Comedi, Mater. Lett. 251, 41 (2019).[2] N.C. Vega, O. Marin, E. Tosi, G. Grinblat, E. Mosquera, M.S. Moreno, M. Tirado, D. Comedi,Nanotechnology. 28, 275702 (2017).[3] M. Ghosh, A.K. Raychaudhuri, Appl. Phys. Lett. 93, 123113 (2008).[4] O. Marin, G. Grinblat, M. Tirado, D. Comedi, Nano-Structures & Nano-Objects 26 100734 (2021).