Estudio del Doblado de Bandas en las Superficies (0001) y (10-10) de Nanoestructuras de ZnO

TOSI EZEQUIEL; TIRADO, MONICA; ZAMPIERI, GUILLERMO; COMEDI, DAVID

Buenos Aires

Workshop; WORKSHOP VII ESCUELA NANOANDES: Nanomateriales y Nanoestructuras para Energía y Salud; 2017

Facultad de Ciencias Exactas y Naturales, Universidad de Buenos Aires

En las superficies de semiconductores casi siempre hay estados electrónicos en el gap producto de enlaces no resueltos o ?dangling bonds?. El ZnO tiene un dopado natural tipo-n (impurezas donoras), por lo que el nivel de Fermi se sitúa cerca de la banda de conducción y la existencia de estados de superficie con energía en la zona del gap produciría una acumulación de electrones y con ello la aparición de potencial dipolar (superficie negativavolumen positivo) y un doblado de bandas ?hacia arriba?. Sin embargo cálculos de DFT y experimentos de ARPES en ZnO(0001) que se encuentran en la bibliografía, indican que nohay estados de superficie y por lo tanto no hay doblado de bandas. En este trabajo se presenta un estudio experimental detallado, realizado en condiciones de ultra alto vacío mediante XPS, del doblado de banda en la superficie (0001) de un cristal de ZnO y la superficie (10-10) de nanohilos (Nhs) de ZnO crecidos por el método de transporte en fase vapor sobre Si precatalizado con nanoclústeres de Au. Las mediciones sobre las superficies limpias, tanto delcristal como de los nanohilos luego de someterlos a un proceso de preparación (limpieza y reconstrucción de la estequiometria) confirman lo reportado en la bibliografía, encontrándose que el tope de la banda de valencia se encuentra alrededor de 3eV del Nivel de Fermi. Se estudiaron los efectos de llevar a cabo tres tipos de modificaciones diferentes sobre la superficie del cristal (exponer la superficie preparada al ambiente atmosférico, bombardear la superficie con Ar de 1keV de energía, y recubrir parcialmente la superficie con una capa de Mg metálico), y se encontró que para todos los casos se obtiene un doblado de bandas ?hacia abajo?. Este comportamiento puede entenderse a partir de un proceso de ?metalización? de la superficie donde se transfieren electrones de las zonas ?modificadas? hacia el volumen, cargándolo negativamente respecto de la superficie y generando el consiguiente doblado de bandas ?hacia abajo?.