Mejoramiento de la emisividad UV en nanohilos de ZnO por recubrimiento con MgO

GRINBLAT, GUSTAVO; BORRERO-GONZÁLEZ, LUIS; NUNES, L.A.O.; TIRADO, MONICA; COMEDI, DAVID

Mar del Plata

Encuentro; XIII Encuentro de Superficies y Materiales Nanoestructurados; 2013

Universidad Nacional de Mar del Plata

INTRODUCCIÓNA lo largo de la última década, numerosos sistemas basados en nanohilos (NHs) de ZnO (semiconductor con ancho de banda de 3.3 eV) han sido extensamente estudiados debido a su gran variedad de aplicaciones potenciales en optoelectrónica (láseres y LEDs UV, celdas solares), electrónica (transistores), sensores, etc. Por ello, un especial interés ha recibido en el aspecto óptico, el estudio y control del espectro de luminiscencia de estos NHs, el cual exhibe dos bandas principales: una excitónica en la región UV, y una centrada en el verde. Esta última banda, no deseada para aplicaciones en el UV, se encuentra asociada a defectos del material, los cuales se hallan en su mayoría sobre la superficie del NH (1). En este trabajo, se fabricaron NHs de ZnO recubiertos con MgO (aislante con ancho de banda 7.8 eV) para estudiar su efecto sobre las propiedades ópticas del semiconductor. En un sistema compuesto ZnO(núcleo)/MgO(corteza), el MgO pasiva la superficie del ZnO y además impone una barrera energética sobre sus electrones, confinándolos dentro del núcleo. Esto daría lugar a una mayor emisión UV, reduciendo la visible. MATERIALES Y MÉTODOSA través de un método de transporte de vapor (1), bajo un flujo controlado de Ar+O2, se crecieron primero NHs de ZnO sobre sustratos de Si recubiertos con nanopartículas de Au (depositadas por sputtering), empleando polvo de ZnO+C (1:1 en peso) a 1000 °C como precursor. En una segunda etapa, utilizando la misma técnica, diferentes muestras de NHs de ZnO fueron recubiertas con MgO a 700 °C o a 1000 °C, usando virutas de Mg como precursor. Se presentan mediciones de difracción de rayos X (DRX), fotoluminiscencia de excitación (PLE), y fotoluminiscencia (PL) en función de temperatura.RESULTADOS Y DISCUSIÓNMicroscopía electrónica de barrido (SEM) mostró que los NHs crecieron mayoritariamente orientados verticalmente respecto del sustrato. A partir de mediciones de DRX y PLE ambos óxidos pudieron identificarse, exhibiendo buena calidad cristalina. Para la muestra recubierta con MgO a 1000 °C (S1), se detectó interdifusión entre el núcleo y la corteza (formando MgxZn1-xO en la interfaz) a través de mediciones de PL. El ancho de banda de este compuesto ternario es muy sensible al valor de x, a diferencia de su parámetro de red que es aproximadamente constante (si x