Análisis de la Superficie OH/ZnO (0001) mediante Espectroscopía de Iones y Átomos Neutros

A.M. LUCERO MANZANO; E.D. CANTERO; E.A. SÁNCHEZ; O. GRIZZI

Encuentro; Caracterizar 2020; 2020

Se describe la técnica de dispersión de iones (TOF-DRS) para caracterizar la evolución de la superficie ZnO (0001) en condiciones de ultra alto vacío. En TOF-DRS se bombardea la superficie con un haz pulsado de iones energéticos (Ne+, Ar+ entre 3 y 10 keV) y se detectan tanto los proyectiles (iones y neutros) reflejados, como los átomos del sustrato (iones y neutros) emitidos en colisiones únicas. Normalmente la detección se realiza en un ángulo sólido pequeño que está dentro de la región angular comprendida entre 30 y 65o (ver inset figura 1). El análisis en energía o de tiempo de vuelo de las partículas detectadas (figura 1) da información sobre: i) la composición superficial con una gran sensibilidad a la última capa atómica del material y ii) la estructura cristalográfica. La técnica opera en vacío, preferentemente en ultra alto vacío para mantener las propiedades de la superficie inalteradas y es fácilmente combinable con otras técnicas de superficies como difracción de electrones y diversas espectroscopías de electrones. Aquí discutimos un problema actual de adsorción en una superficie aislante típica (ZnO) usada frecuentemente en sensores y otras aplicaciones. Para algunas de estas aplicaciones se considera que la superficieestá bien ordenada y completamente limpia. Sin embargo, estas condiciones son difíciles deobtener por la presencia de defectos, el enriquecimiento o falta parcial de alguno de loselementos, la presencia de agua, H u OH. En particular se conoce que esta superficie es muyreactiva ante pequeñas cantidades de agua y aún en condiciones de ultra alto vacío hay indicios que la superficie se cubre rápidamente con agua o con grupos oxidrilos. TOF-DRS nos permite discutir la cinética de adsorción, los cubrimientos máximos, los sitios de adsorción y la dependencia con la temperatura. Otras técnicas convencionales (UPSy LEED) dan información sobre los cambios en la función trabajo y el orden de la superficie a largo alcance. Los resultados son comparados con cálculos recientes.