Resumen

En la actualidad, los materiales multifuncionales suscitan un gran interés por su capacidad para ser utilizados en diferentes aplicaciones mediante el control de uno o dos parámetros (por ejemplo, la morfología y/o el dopante). El óxido de zinc es un material muy estudiado debido a su gran capacidad de uso. Recientemente, hemos demostrado que la conducción, la transparencia y la concentración de portadores de carga del ZnO pueden controlarse cambiando los dopantes, dando lugar a materiales prometedores como películas de óxido conductoras transparentes. En este trabajo se utilizaron los métodos sol-gel (SG) e hidrotermal (HT) por separado o en combinación para obtener películas de ZnO dopadas con Mn (1, 2 y 5%) para su posible aplicación en optoelectrónica transparente o como materiales piezoeléctricos. El dopante manganeso (Mn) en forma de acetato de manganeso anhidro se utilizó para obtener películas de ZnO dopadas con Mn. El crecimiento hidrotérmico (HT) del ZnO se realizó sobre una capa semilla de ZnO previamente formada por el método sol-gel. Las películas de ZnO dopadas con Mn se depositaron sobre vidrio de microscopio y sobre sustratos de Pt/Ti/SiO2/Si. Se realizó una caracterización comparativa de las películas en cuanto a su estructura, morfología y propiedades ópticas y piezoeléctricas. Las películas SG presentan nanopartículas equiaxiales, con diámetros en torno a 50 nm, mientras que las películas preparadas mediante HT muestran una morfología homogénea consistente en nanorods 1D uniformes, con tamaños en torno a 30 nm de diámetro y 200-300 nm de longitud. Los difractogramas XRD evidenciaron la presencia de la fase zincita (estructura wurtzita hexagonalmente cerrada), con una mejora en la cristalinidad de las películas HT (en comparación con las SG), que presentan una mayor tendencia a orientarse a lo largo del plano (002) (eje c) a 2 t Mn. La elipsometría espectroscópica muestra que las películas obtenidas por SG son mucho más delgadas que las obtenidas por HT y que el índice de refracción aumenta con el porcentaje de dopante. La energía de banda prohibida disminuye con el nivel de dopaje de Mn de 3,28 eV (ZnO sin dopar) a 3,10 eV (ZnO dopado con un 5% de Mn) para las muestras depositadas sobre Pt/Ti/SiO2/Si. La transmisión máxima se encuentra para la película de ZnO sin dopar y disminuye con la concentración de Mn, pero se mantiene por encima del 78% en el rango visible. De los ensayos piezoeléctricos se desprende que el coeficiente d33 es mucho mayor para las muestras HT en comparación con las muestras SG, especialmente para 2 y 5 at% de Mn. Los resultados ópticos y piezoeléctricos podrían ser de interés para aplicaciones en dispositivos optoelectrónicos o piezoeléctricos.

• Materias:Biotecnología Análisis electroquímico Bioingeniería Nanocompuestos Nanotubos
• Subjects:Biotechnology Electrochemical analysis Bioengineering Nanocomposites Nanotubes
• Palabras claves:películas de zno, zno, dopante, películas, at% mn, películas transparentes de óxido conductor, nivel de dopaje mn, capa semilla de zno, acetato de manganeso anhidro, energía de band gap
• Keywords:zno films, zno, dopant, films, at% mn, transparent conductive oxide films, mn doping level, zno seed layer, anhydrous manganese acetate, band gap energy