Síntesis de films de ZnO dopado con aluminio AZO mediante la técnica de sol-gel

ALASTUEY, PATRICIO; MARIN, OSCAR; COMEDI, DAVID; TIRADO, MONICA

San Miguel de Tucumán, TUCUMAN

Encuentro; Encuentro Científico de Investigadores de la Facultad de Ciencias Exactas y Tecnología de la Universidad Nacional de Tucumán: ECIFACET 2021; 2021

Facultad de Ciencias Exactas y Tecnología de la Universidad Nacional de Tucumán

Los óxidos transparentes conductores (TCO, por sus siglas en inglés) presentan al mismo tiempo una alta transparencia óptica en el espectro visible y una alta conductividad, propiedades en principio incompatibles, dado que para que exista transparencia en el visible es necesario que la energía de la banda prohibida sea superior a 3 eV, lo cual no permitiría una alta conductividad, pero dicho inconveniente se supera por el dopaje extrínseco del TCO, lo cual origina un corrimiento del nivel de Fermi hacia la banda de conducción. Por lo tanto, los TCO tienen un amplio potencial en la industria optoelectrónica ya que permiten el desarrollo de una electrónica transparente. El ZnO, con sus diversas morfologías nanoestructuradas, ha sido eje principal de grandes avances y continuos retos a nivel nanotecnológico en ese sentido ya que es transparente en el visible y puede fabricarse con altos niveles de dopaje tipo n fácilmente. El ZnO, además exhibe una energía de ligadura excitónica alta de 60 meV y un ancho de banda prohibida en el UV (3,37 eV), haciendo de este un gran candidato para aplicaciones optoelectrónicas. En los últimos años, se han dedicado esfuerzos considerables al desarrollo de nuevos materiales selectivos de electrones para celdas solares con los intentos de simplificar el proceso de fabricación y mejorar la eficiencia. El óxido de zinc dopado con aluminio (AZO) es un TCO tipo n y constituye una alternativa mucho más económica y ambientalmente más responsable que los ampliamente utilizados y conocidos óxido de estaño-indio (ITO) u óxido de estaño-flúor (FTO). Dentro de las técnicas de fabricación de estos óxidos conductores transparentes, las técnicas húmedas acompañadas de recocidos en atmósfera controlada otorgan grandes ventajas a la hora de su elaboración, debido al control fino de las propiedades físicas a partir de las condiciones de fabricación y la posibilidad de evitar el uso de altas temperaturas. En este trabajo se presenta la caracterización óptica y morfológica de películas delgadas de AZO a distintas concentraciones del dopante. Para la síntesis del compuesto se usó acetato de zinc dihidratado como precursor de zinc, nitrato de aluminio, etanol como solvente, y dietanolamina como estabilizador. Las películas se depositaron mediante la técnica sol-gel dip-coating sobre sustratos de vidrio. Fueron caracterizadas por transmitancia de luz UV-visible y microscopía electrónica de barrido (SEM). Los resultados obtenidos muestras una transmitancia superior al 85% en todos los casos y superior al 90% en la muestra con 0,5%at de aluminio mostrando una alta homogeneidad (solo con rugosidades del orden de 100nm) en todos los casos.