Efusión de hidrógeno inducida por luz en silicio poroso y su efecto sobre la evolución de la fotoluminiscencia

R.D. ARCE; R.R. KOROPECKI; C. SPIES; A.M. GENNARO; J.A. SCHMIDT

Santiago de Chile

Congreso; 6º Congreso de Metalurgia y Materiales; 2006

Asociación Argentina de Materiales

Se sabe que la fotoluminiscencia (FL) de muestras de silicio poroso (SP) presenta evolución fotoinducida a posteriori de su preparación. Este hecho ha originado una intensa actividad de investigación en la búsqueda de un método de estabilización que permita brindar confiabilidad a las posibles aplicaciones de este material. Se han publicado comportamientos muy diversos para la evolución post-preparación de la FL. Por un lado existen autores que reportan un corrimiento hacia el azul del pico de FL , mientras que otros informan un corrimiento hacia el rojo. En algunos casos no se trata de un corrimiento de este pico sino el crecimiento de un pico a expensas de otro. En un trabajo reciente1 hemos mostrado que la forma en que evoluciona la FL depende fuertemente de la intensidad de iluminación utilizada durante la preparación de las muestras. Como resultado de esos experimentos se identificaron dos tipos de comportamientos en la evolución de la FL, que se manifiestan simultáneamente. El predominio de uno de ellos sobre el otro depende de la intensidad de iluminación utilizada durante la preparación. Uno de estos mecanismos está asociado al crecimiento fotoinducido de óxido en la superficie de los alambres nanoscópicos (alambres cuánticos) que constituyen el SP, mientras que el otro tiene que ver con un proceso asociado a generación fotoinducida de defectos electrónicos mediada por  reacomodamiento de hidrógeno. En el presente trabajo combinamos mediciones de espectroscopia de IR, RPE, fotoluminiscencia y efusión de hidrógeno con el objeto de estudiar en detalle el origen de los mecanismos que dan lugar a la evolución post preparación de la fotoluminiscencia en el SP. Hemos observado que el hidrógeno puede ser removido de la superficie de la nanoestructura al iluminar la muestra. Sobre la base de la cinética que sigue el proceso se puede inferir que el fenómeno se origina en la recombinación de portadores foto-generados que sucede en la superficie de la nanoestructura. El hidrógeno removido deja tras de sí un defecto (enlace colgante), que puede ser detectado por RPE. Este defecto funciona además como un centro de recombinación que limita las transiciones banda a banda. Como consecuencia de ello el proceso se torna autolimitado, provocando además la supresión paulatina de la fotoluminiscencia del SP. 1R.R. Koropecki, R.D. Arce, A.M. Gennaro, C. Spies, J.A. Schmidt, J. of Non-Cryst. Solids 352, 1163–1166(2006).