Nanoestructuras de ZnO fabricadas por transporte de vapor: Correlación entre parámetros de crecimiento y luminiscencia

GRINBLAT, GUSTAVO; CAPELUTO, M.GABRIELA; TIRADO, MONICA; COMEDI, DAVID; BRAGAS, ANDREA V.

San Carlos de Bariloche, Río Negro

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

Centro Atómico Bariloche

Durante la última década, diferentes tipos de nanoestructuras de ZnO (semiconductor de ancho de banda directo de 3.3 eV) han sido ampliamente estudiados debido a sus potenciales aplicaciones como iluminadores, celdas solares, sensores, transistores, etc. Cuando las dimensiones de un semiconductor se reducen a la escala nanométrica, sus propiedades se hallan fuertemente relacionadas con su tamaño y morfología. El objetivo de este trabajo es estudiar la relación entre los procesos de crecimiento, estructura y propiedades ´ópticas resultantes de nanoestructuras de ZnO. Se fabricaron muestras de nanoobjetos de ZnO por el método de transporte de vapor, bajo un flujo controlado de Ar+O2, sobre sustratos basados en Si recubiertos con nanoclusters de Au. Variando la presión parcial de O2 respecto de la de Zn durante el crecimiento, se obtuvieron nanoestructuras en forma de hilos, peines, hojas y erizos. Se presenta la respuesta óptica de los diferentes nanoobjetos ante una excitación pulsada con un láser de Ti:Zafiro de energía sintonizable (1.53-1.67 eV), enfocando con un objetivo de microscopio, lo que permite realizar mediciones en objetos únicos. La región UV de los espectros de luminiscencia está dominada por la emisión excitónica (FX) y sus réplicas fonónicas (FX-nLO), y la generación de segunda armónica (SHG). Por otro lado, la región visible se encuentra asociada a defectos del material. Para el caso de los nanopeines, se encontraron, además, modos de Fabry-Pérot. Se halló que la intensidad integrada de la fotoluminiscencia proveniente de defectos (banda visible) con respecto a la excitónica (UV) se correlaciona de forma no lineal con el área específica (superficie/volumen) de la nanoestructura. Los resultados indican que la luminiscencia visible proviene de estados superficiales con densidad aproximadamente igual en todas las nanoestructuras. La deficiencia de O en la superficie (controlada durante el crecimiento) define entonces la morfología de la nanoestructura y su correspondiente luminiscencia.