Propiedades eléctricas de un único nanohilo de ZnO(núcleo)/MgO(cascarón) medidas en oscuro y bajo iluminación

GRINBLAT, GUSTAVO; BERN, FRANCIS; BARZOLA-QUIQUIA JOSÉ; ESQUINAZI, PABLO; TIRADO, MONICA; COMEDI, DAVID

San Carlos de Bariloche, Río Negro

Congreso; 98a. Reunión Nacional de Física, Asociación Física Argentina; 2013

Asociación Física Argentina

En los últimos años se ha dirigido mucho esfuerzo hacia la fabricación y manipulación de nanoestructuras de ZnO debido a sus potenciales aplicaciones en optoelectrónica, electrónica y en sensores. Este trabajo se centra principalmente en la fabricación y en el estudio de las propiedades eléctricas medidas en oscuro y bajo iluminación, de un único nanohilos de ZnO/MgO (núcleo semiconductor/cascarón aislante).Los nanohilos (NHs) de ZnO crecieron mediante el método de trasporte de vapor sobre un sustrato de Si recubierto de SiO2 y nanoislas de Au (que actúan como catalizadores del crecimiento unidimensional de los NHs) [1]. Se usó como precursor polvo de ZnO y grafito en la proporción 1:1 en peso. En un segundo paso, para el recubrimiento con MgO de los NHs de ZnO, se utilizó nuevamente el método de transporte de vapor, donde virutas Mg fueron utilizados como precursores de vapor. A través de EDS (espectroscopia de energía dispersiva) se identificaron Zn, Mg y O, mientras que las mediciones de difracción de rayos X revelaron la presencia de ambos óxidos. Mediante un proceso de impresión en seco, algunos NHs fueron transferidos a un sustrato aislante receptor (Si3N4Si) y luego se contactó un único NH mediante un par de electrodos de Cr/Au fabricados mediante litografía por haz de electrones y pulverización catódica con magnetrón DC. La curva I-V (corriente vs voltaje) revela un comportamiento rectificarte en oscuro, el cual se suprime cuando se ilumina la muestra con un LED de 400 nm de longitud de onda, debido a los fotoportadores inducidos. El comportamiento asimétrico observado se cree que se debe a la presencia del recubrimiento de MgO en el extremo superior del NH, recubrimiento que está ausente en la base del NH. Como un novedoso nanodispositivo tipo MIS (metal-aislador-semiconductor) el nanohilos exhibe un alto factor de idealidad de diodo n=3,4 por debajo de 1 V (calculado a partir de la curva I-V en oscuro a voltajes positivos), en concordancia con lo que se espera para sistemas MIS [2]. El factor n está fuertemente influenciado por los procesos de recombinación superficial, debido al pequeño diámetro del NH (aproximadamente de 150 nm).Se comparan mediciones de fotoluminiscencia en NHs de ZnO con y sin recubrimiento de MgO verificándose que la luminiscencia debida a defectos se puede eliminar con la presencia de la corteza de MgO y obtener un espectro que presenta únicamente recombinación de excitones que ocurre en el rango UV. El cascarón de MgO proporciona barreras que confinan a los electrones y huecos dentro del núcleo de ZnO, favoreciendo la recombinación radiactiva de excitones. Este método de pasivación resulta muy útil para usos en optoelectrónica y fotónica de NHs de ZnO.[1] G Grinblat et al, Appl. Phys. Lett. 100 (2012) 233116[2] S Chand et al, Physica B 390 (2007) 179