Semiconductores Micro y Nanoestructurados para aprovechamiento de energía solar y aplicaciones en dispositivos

ZELAYA, MARÍA PRISCILA; PEYROT, ANALIA MERCEDES; FAGALDE, FLORENCIA; COMEDI, DAVID; TIRADO, MÓNICA

salta

Jornada; Primeras Jornadas SOCIALIZACIÓN DE LA PRODUCCIÓN DE CONOCIMIENTO EN LA UNT; 2024

Universidad Nacional de Salta

El ZnO es un semiconductor con propiedades excepcionales en comparación con otros semiconductores de banda prohibida directa, ya que exhibe una energía de ligadura excitónica de ~60 meV y un ancho de banda prohibida en el UV de ~3.3 eV. En particular, los nanohilos (NHs) de ZnO se han considerado para una amplia gama de aplicaciones tecnológicas a nano y microescala, incluidos sensores de gas, diodo emisores de luz, celdas solares y fotodetectores de luz ultravioleta (UV). Para optimizar la emisión UV en nanoestructuras de ZnO, es necesario controlar sus defectos superficiales que inhiben la recombinación excitónica, siendo una de las principales estrategias la optimización de las condiciones de síntesis.En este trabajo se presenta la puesta a punto de la síntesis de nanohilos (NHs) de ZnO tipo n mediante síntesis hidrotermal asistida por microondas, crecidos sobre sustrato de silicio cristalino, con nanoclusters de ZnO pre-sintetizados sobre el sustrato. Se estudió el crecimiento de estructuras semiconductoras unidimensionales (1D) y cómo afecta este en las propiedades morfológicas y ópticas de las nanoestructuras obtenidas. La caracterización morfológica de los NHs se hizo mediante microscopía electrónica de barrido (SEM). La caracterización óptica se efectuó mediante medidas de espectroscopía de fotoluminiscencia (FL) a temperatura ambiente en las muestras.Las estructuras de ZnO producidas mediante síntesis hidrotermal asistida por microondas consisten en estructuras unidimensionales con diámetro promedio de 𝑑 = (78 ± 16) 𝑛𝑚 y longitud promedio de 𝑙 = (549±5) 𝑛𝑚, clasificadas como nanohilos debido a que el diámetro está en el orden de decenas de nanómetros. La sección transversal de los nanohilos muestra una morfología hexagonal con los extremos superiores planos. Además, los planos laterales no presentan en sus caras facetamiento o irregularidades, lo que indica una buena cristalinidad de los NHs.Las medidas de fotoluminiscencia a temperatura ambiente revelaron en ambos conjuntos de muestras una mayor relación de intensidad de emisión en el UV con respecto a la intensidad de emisión en el visible (Iuv > Ivis). El espectro de fotoluminiscencia más representativo de la muestra de NHs de ZnO exhibe una fuerte banda de emisión cercana al borde de banda (NBE) en el UV (centrada en unos 3,25 𝑒𝑉) y una banda más débil relacionada con defectos (emisión de nivel profundo - DLE) en el visible (2,12 𝑒𝑉), ambas típicas del ZnO.La relación de intensidades entre la emisión en el ultravioleta y el visible es ~7. En el espectro de FL se observó un perfil espectral semejante al medido en muestras sintetizadas por métodos similares. Por lo tanto, la elevada intensidad de emisión UV y la baja emisión en el visible sugiere una gran cristalinidad de los NHs.Este estudio muestra que la síntesis hidrotermal asistida por microondas es una técnica efectiva para producir nanohilos de ZnO con alta cristalinidad y propiedades ópticas favorables. Gracias a su alta relación de intensidad UV/VIS, estos nanohilos presentan un gran potencial para su aplicación en fotodetectores de UV.