CONICET | Buscador de Institutos y Recursos Humanos

El óxido de zinc (ZnO) es un semiconductor de tipo n, el cual tiene una energía de banda prohibida directa de 3.37 eV, una alta energía de enlace excitónica de 60 meV, alta movilidad de electrones, baja toxicidad y una excelente compatibilidad con el medio ambiente. Estas propiedades hacen del ZnO un gran candidato para aplicaciones en electrónica y optoelectrónica (LED, láser, sensor UV y otras).En la búsqueda de optimizar la emisión/absorción UV en nanoestructuras de ZnO, es necesario controlar sus defectos superficiales que inhiben la recombinación excitónica. Para solucionar este inconveniente y buscando mejorar la sensibilidad en el UV, así como también disminuir la emisión en el visible en nano y microestructuras de ZnO, es habitual la implementación de diferentes tratamientos post-síntesis en las muestras.En este trabajo se presenta la fabricación de una juntura p-n basada en un proceso de bajo costo energético y fácil implementación. Los submicrohilos (sMHs) de ZnO tipo n fueron crecidos mediante método hidrotermal sobre sustratos de Si tipo p, los que fueron tratados posteriormente con plasma de Argón a diferentes tiempos de irradiación.La caracterización morfológica de los sMHs se hizo mediante microscopia electrónica de barrido (SEM). Se efectuaron medidas de espectroscopia de fotoluminiscencia (FL) a temperatura y presión ambiente, tanto en las muestras sin tratamiento con plasma, como en las muestras expuestas a distintos tiempos de ataque.Las micrografías SEM develan que los cambios de morfología y dimensiones en las muestras varían según el tiempo de ataque. Se observó también la aparición de nanopartículas (NP) de morfología irregular ubicadas en la superficie de los sMHs, lo que podría deberse a un mecanismo de re-depósito del ZnO en el proceso de ataque. En los espectros de FL se pudo apreciar un importante aumento en las emisiones excitónicas UV y simultáneamente una disminución en la emisión en el visible, obteniéndose una relación máxima I[UV]/I[Vis]≈1568 y una relación mínima de I[UV]/I[Vis]≈695. En los casos óptimos, las emisiones en el visible son incluso apenas perceptibles.La optimización observada en nuestros espectros de fotoluminiscencia podría atribuirse a una posible presencia involuntaria de hidrógeno en las muestras. Las propiedades ópticas de los sMHs de ZnO dopados con hidrógeno se han relacionado principalmente con la formación de vacantes individuales, incluyendo tanto vacancias de oxígeno (VO) como vacancias de Zn (VZn) [1]. Un efecto importante del hidrógeno sobre las propiedades de fotoluminiscencia es la pasivación de los centros de recombinación no radiativa, eliminando de esta manera canales de recombinación que compiten con las recombinaciones excitónicas, lo que ocasionaría un aumento en la emisión UV. Aún la naturaleza de los defectos puntuales intrínsecos/extrínsecos en las microestructuras de ZnO crecidas hidrotérmicamente junto con sus propiedades ópticas/eléctricas correlacionadas están en discusión por la controversia existente entre diferentes autores.REFERENCIA 1.Villafuerte, J.; The Journal of Physical Chemistry C 124.30 (2020): 16652-16662doi.org/10.1021/acs.jpcc.0c04264