Caracterización de propiedades eléctricas locales por CT-AFM en films mesoporosos de TiO2 infiltrados con nanopartículas metálicas

MERCEDES LINARES MOREAU; LETICIA GRANJA; EDUARDO MARTÍNEZ; IANINA L. VIOLI; M. CECILIA FUERTES; L. LÓPEZ MIR; C. OCAL; PABLO LEVY; GALO J. A. A. SOLER-ILLIA

Bariloche

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

Instituto Balseiro

Los films delgados mesoporosos (FDM) de TiO2 presentan un gran potencial de aplicación en varios campos, tales como catálisis, óptica, biomateriales y sensores, entre otros. La infiltración de nanopartículas (NPs) dentro de ellos permite explotar las propiedades derivadas del tamaño y del confinamiento protegiéndolas simultáneamente del entorno. En este trabajo se presenta un estudio de los efectos locales en el transporte eléctrico y la topografía de FDM de TiO2 infiltrados con NPs metálicas de Au y de Ag, por medio de microscopía de fuerza atómica con punta conductora (CT-AFM) y microscopía de sonda Kelvin (KPFM). Estos estudios son relevantes en el desarrollo y caracterización de micro y nanodispositivos basados en TiO2 y en nanocompuestos TiO2-metal.Los FDM fueron sintetizados por sol-gel y depositados por dip coating sobre un sustrato de Si conductor. La infiltración con NPs metálicas se realizó mediante métodos de reducción suave de AuCl4- y fotorreducción de iones Ag+ en solución. En particular en este último es posible infiltrar selectivamente regiones del orden de micrones a través de una máscara litográfica durante el proceso de fotorreducción. Las características morfológicas de las muestras se estudiaron por SEM y elipsoporosimetía ambiental.Por CT-AFM y KPFM se estudió la topografía, el transporte eléctrico en la dirección perpendicular al plano del sustrato, y el potencial de contacto de la superficie. En ambos sistemas (TiO2-Au y TiO2-Ag) se encontró que es posible modificar localmente la resistencia eléctrica y la topografía mediante barridos de CT-AFM con diferentes voltajes. En el sistema TiO2-Ag los resultados sugieren que se debe a una migración y redistribución de los iones de Ag+. En el caso del sistema TiO2-Au, a través de la técnica de KPFM se pudieron identificar las zonas donde hay nanoislas de Au enterradas bajo la superficie del FDM, sinmodificar las propiedades del mismo. Se estudiaron también los FDM sin infiltrar pudiendo determinar que existe un efecto similar de modificación local de las propiedades eléctricas y la topografía, que depende fuertemente de la porosidad de la película y la presencia de agua dentro de los poros durante elexperimento.