Crecimiento de nanohilos de ZnO sobre silicio poroso nanoestructurado

MARIN, OSCAR; GRINBLAT, GUSTAVO; TIRADO, MONICA; KOROPECKI, ROBERTO; COMEDI, DAVID

Santa Fe, Argentina

Congreso; Congreso Internacional de Metalurgia y Materiales SAM-CONAMET/IBEROMAT/MATERIA 2014. Simposio 1: Preparación de materiales nanoestructurados; 2014

SAM - CONAMET - IBEROMAT

The carbothermal reduction with vapor transport deposition is the most used technique for ZnO nanowire fabrication. This technique usually involves the deposition of gold nanoclusters on the substrate of interest, which act as catalysts and nucleation centers. Nanostructured porous silicon has high density of grain boundaries and structural defects on their surface. Such structural defects should act as nucleation centers, allowing a growth of ZnO, and so avoiding the need to use gold as a catalyst.Based on this hypothesis we studied the growth of ZnO nanostructures using n-ype and p-type porous silicon as substrates. The growths were performed in a tubular furnace via carbothermal reaction and vapor transport. A mixture of ZnO/graphite in a 1:1 proportion was placed in a quartz tube within the furnace at 1100 °C. The zinc vapor produced was transported to the porous substrate by an Ar and O2 flows. The influence of deposition temperature and oxygen flow rate on the optical and morphological properties of ZnO nanostructures prepared was studied. The samples were characterized using SEM and photoluminescence. It was observed that the growth of nanowires was not favorable for p-type porous silicon substrates. However, for n-type porous silicon the growth of a high-density of ZnO nanowires was observed. Una de las técnicas más usadas para el crecimiento de nanohilos de ZnO es la reacción carbotérmica con arrastre de vapor. Usualmente, esta técnica implica la deposición previa de nanoclusters de oro sobre el sustrato de interés, los cuales actúan como catalizadores y centros de nucleación. Debido a la alta densidad de bordes de grano y defectos estructurales presentes en la superficie de materiales nanoestructurados, tal como es el caso del silicio poroso (SP), se espera que sobre dicho material se produzca un crecimiento del ZnO, actuando los defectos estructurales como centros de nucleación y eliminando la necesidad de depositar oro como catalizador. Partiendo de esta hipótesis, se hicieron crecimientos de ZnO sobre SP tipo p y tipo n. Los crecimientos se realizaron en un horno tubular, vía reacción carbotérmica. Para esto se usó como polvo precursor una mezcla de ZnO/grafito en proporción 1:1 (peso en peso) a una temperatura de 1100 °C. El vapor de Zn producido, fue transportado por flujos de Ar y O2 hacia el sustrato, ubicado en una región más fría. Se estudió la influencia de distintas temperaturas de deposición y distintos flujos de O2 sobre las propiedades morfológicas y ópticas de las nanoestructuras de ZnO obtenidas. Las muestras producidas fueron caracterizadas mediante SEM y medidas de fotoluminiscencia. Se observó que el crecimiento de nanohilos no fue favorable sobre sustratos de SP tipo p. Sin embargo, sobre SP tipo n se observó el crecimiento de una alta densidad de nanohilos de ZnO.