Síntesis de ZnO1-xSx tipo p: caracterización óptica y electroquímica de películas delgadas

VÁZQUEZ, M; BERRUET, MARIANA; ROBLEDO A.

Encuentro; XVII Encuentro Superficies y Materiales Nanoestructurados NANO 2017; 2017

El oxisulfuro de zinc (Zn(O,S)) es un semiconductor con un abanico de propiedades fuertemente dependientes de su composición, estructura y morfología. Es una solución solida de ZnO y ZnS donde la relación entre S y O permite ajustar la energía del gap (Eg) a diversos requerimientos (desde 3.3 eV para el ZnO hasta 3.8 eV para el ZnS). El tipo de conducción de ambos semiconductores intrínsecos es de tipo n y las soluciones sólidas que forman pueden ser tipo n y con mas rareza, de tipo p [1,2]. Aquí se lograron sintetizar partículas de ZnO1-xSx con tres diferentes relaciones Zn/S en la solución precursora. Este procedimiento consistió en mezclar los precursores sólidos de acetato de zinc y tiourea cuyas relaciones fueron 1:0; 1:1; 1/0.5 en propilamina y dejar reaccionar a T = 80°C durante 4 horas tal que favorezca la reacción homogénea. Luego se lavaron, dispersaron en etanol y depositaron por spin coating sobre sustratos de vidrio y vidrio conductor transparente (FTO). Cada ciclo de spin fue repetido 20 veces y finalmente las películas se recocieron a 200ºC durante 10 minutos en aire.La calidad óptica de los recubrimientos se analizó mediante espectroscopia UV-Vis para evaluar la transparencia y medir la energía de banda prohibida, Eg. El tipo de conducción se determinó mediante técnicas electroquímicas como EIS, medidas de fotopotencial y curvas de polarización con pulsos de luz. De forma complementaria se observó la morfología y grado de recubrimiento del sustrato mediante SEM y se estimó la composición (x) mediante EDS.El recubrimiento cuya relación Zn:S fue 1:0 presentó las propiedades típicas del ZnO. En cambio, al emplear las relaciones 1:1 y 1/0.5 las películas obtenidas inesperadamente presentaron características de semiconductor tipo p. Los estudios fotoelectroquímicos avalan el tipo de comportamiento hallado. La composición del depósito con relación Zn:S 1:1 fue estimada en x = 0.8. Se propone como explicación preliminar que los aceptores responsables del tipo de conducción por huecos pueden deberse a la presencia de clusters de SOx intersticiales y vacancias de Zn con H. Referencias:[1] K. Kobayashi, T. Ohtsuki, Y. Tomita, Y. Kohno, Y. Maeda, S. Matsushima, Journal of Crystal Growth 457 (2017) 289?293.[2] A. Wu, L. Jing, J. Wang, Y. Qu, Y. Xie, B. Jiang, C. Tian y H. Fu, Scientific Reports 5 (2015) 8858.