Estudio de las propiedades eléctricas de películas delgadas micro estructuradas de ZnO tratadas con plasma de H medidas en oscuro y bajo excitación UV

RAMOS, JOSÉ F.; BARZOLA-QUIQUIA JOSÉ; REAL, SILVINA; CUELLO, NATALIA; LORITE, ISRAEL; ESQUINAZI, PABLO; COMEDI, DAVID; TIRADO, MONICA

San Carlos de Bariloche, Río Negro

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

Asociación Física Argentina

En los últimos años, la foto detección de la radiación ultravioleta (UV) en dispositivos miniaturizados está siendo ampliamente estudiada debido a las diversas y prometedoras aplicaciones de los mismos, como por ejemplo en circuitos fotónicos transparentes. El ZnO es un material apto para aplicaciones optoelectrónicas, debido especialmente a su alta foto sensibilidad en el UV, por lo que su uso en micro y nanoestructuras está fuertemente investigado. Este trabajo se centra principalmente en estudiar películas delgadas micro estructuradas de ZnO y la influencia sobre sus propiedades eléctricas cuando las mismas son tratadas con plasma de H. Las microestructuras de ZnO se fabricaron utilizando deposición de láser pulsado (PLD) y litografía. Tanto en oscuro como bajo iluminación UV, se realizó un estudio comparativo de las propiedades eléctricas de muestras no tratadas y tratadas con plasma de H usando espectroscopia de foto-impedancia, a temperatura ambiente. En un primer paso, las películas de ZnO se fabricaron usando para PLD un láser de KrF sobre sustratos de zafiro en los planos -r y -a, a una temperatura de 700◦C y una presión de N2 de 0,0125 mbar. Las películas con un espesor nominal de 200 nm fueron caracterizadas por difracción de rayos X para determinar los parámetros de red. Se obtuvieron microhilos de ZnO de 110 micrómetros de ancho y 750 micrómetros de largo, mediante la combinación de procesos de litografía por haz de electrones y grabado húmedo con baños químicos (wet etching) [1]. Con el fin de minimizar la formación de defectos durante el tratamiento con el plasma de H, se usó un horno de plasma de baja energía [2], que produce plasma DC de H en una configuración de placas paralelas. Los contactos eléctricos para todas las muestras fueron de Ti/Au. Para las mediciones de espectroscopia de impedancia en el rango de frecuencias comprendido entre 100 Hz a 10 MHz se usó un analizador Hewlett Packard 4192A con un voltaje de modulación de 0,5 V. Todas las muestras fueron caracterizadas mediante mediciones I-V a DC, verificándose comportamiento óhmico para todos los contactos. Bajo excitación alterna, el conjunto de datos experimentales describe en el plano complejo un comportamiento tipo Cole-Cole. Los datos fueron ajustados por medio de un programa escrito en Fortran [3], que se basa en el algoritmo de Marquardt y que utiliza los datos correspondientes a la parte real e imaginaria de los espectros. Las microestructuras de ZnO mostraron tanto respuestas resistivas como capacitivas que pueden representarse mediante un circuito equivalente simple [4-5]. Se discuten los resultados de este an´alisis, que toma en cuenta los efectos del plasma de H y de la iluminación UV sobre la resistencia y la capacitancia de las muestras. [1] G Bridoux et al, Nanotechnology 23 (2012) 085302 (7pp)[2] W Anwand et al, Phys. Status Solidi A 207 (2010) 2415 [3] C Grosse, Programa en Fortran. Lab. de Nanomateriales y Propiedades Diel´ectricas FACET UNT (2013) [4] S Dusari et al, Solid State Communications 150 (2010) 22 [5] J Caram et al, Nanotechnology 21 (2010) 134007 (7pp)