Nanohilos de ZnO con fotoluminiscencia súper eficiente

Abstract

Se presenta una caracterización detallada de la morfología y propiedades de fotoluminiscencia (PL) en nanohilos (Nhs) de ZnO crecidos por el método de transporte en fase vapor sobre grafito compactado de alta pureza en un horno tubular bajo flujo de Ar y O. En contraste con Nhs crecidos sobre sustratos de Si, no es necesaria la presencia de catalizadores metálicos puesto que el crecimiento de los Nhs sucede directamente sobre la superficie de carbono. Se obtuvo una lámina auto-sostenida de Nhs sin orientación preferencial, de ~60 nm de diámetro y longitudes entre 2 y 6μm. Al estudiar la PL se encontró un incremento de 2 órdenes de magnitud en la eficiencia de emisión (relación entre la emisión de luz UV propia del borde de banda del material y la emisión de luz en el espectro visible debida a estados de defectos en el cristal) en comparación con resultados obtenidos anteriormente para Nhs crecidos sobre Si [1] (ver Figura 1). Aumentar la eficiencia de emisión es de gran interés para aplicaciones en fotónica y optoelectrónica UV, y usualmente se consigue a partir de la inhibición de la emisión visible, con el consiguiente aumento de la emisión UV. No obstante, en este sistema se encontró que la alta eficiencia se produce por un incremento considerable de la intensidad UV sin necesidad de suprimir la emisión visible. Para explicar este fenómeno se analiza la dependencia de la PL con la potencia de excitación poniendo particular atención a la dinámica de activación de los picos de PL.