Estudio de ZnxNi1-xO sintetizado por sol-gel: separación de fases y supresión de la emisión visible

Abstract

Los óxidos transparentes (TCO) tienen un amplio potencial en la industria electrónica ya que permiten el desarrollo de una electrónica transparente. El ZnO, con sus diversas morfologías nanoestructuradas (nanohilos, películas delgadas nanocristalinas, etc.), ha sido eje principal de grandes avances y continuos retos a nivel nanotecnológico en ese sentido, ya que es transparente en el visible y puede fabricarse con altos niveles de dopaje tipo n. El ZnO, además exhibe una energía de ligadura excitónica alta de 60 meV y un ancho de banda prohibida en el UV (3,37 eV), haciendo de este un gran candidato para aplicaciones en optoelectrónica. El ZnNiO es un óxido pseudobinario con interesantes propiedades para aplicaciones donde se combinan la espintrónica y la optoelectrónica.Dentro de las técnicas de fabricación de estos óxidos transparentes, las técnicas húmedas acompañadas de recocidos en atmósfera controlada otorgan grandes ventajas a la hora de su elaboración, debido al control fino de las propiedades físicas a partir de las condiciones de fabricación y la posibilidad de evitar el uso de altas temperaturas.En este trabajo se presenta la caracterización óptica, estructural y composicional de películas delgadas de Zn1−xNixO (0, 00 ≤ x ≤ 0, 20). Para la síntesis del compuesto se usó acetato de zinc dihidratado como precursor de zinc, cloruro de níquel, etanol como solvente y dietanolamina como estabilizador. Las películas se depositaron mediante dip-coating sobre sustratos de Silicio monocristalino. Fueron caracterizadas porfotoluminiscencia (PL), microscopía electrónica de barrido (SEM), difracción de rayos X (DRX), espectrometría de retrodispersión Rutherford (RBS) y emisión de rayos X inducida por partículas (PIXE). Los resultados de XRD muestran la presencia de la fase wurzita del ZnO para todas las muestras así como también la de la fase cúbica del NiO para x = 0, 20. En el caso de la muestra de ZnO puro, no se observa una orientación preferencial, en cambio para 0, 01 ≤ x ≤ 0, 10 se observa un crecimiento preferencial en el eje C. Los espectros de PL muestran una fuerte emisión en el UV y supresión de la emisión por defectos en el rango visible a medida que aumenta el contenido de iones Ni+2 en la red de ZnO.