Título
Crecimiento y Caracterización de Óxidos Conductores Transparentes Nanoestructurados de SnO2 y ZnO Depositados por Láser Pulsado
Autor
ENRIQUE JOSUE CHAN DIAZ
Colaborador
JOSE ALBERTO DUARTE MOLLER (Asesor de tesis)
Nivel de Acceso
Acceso Abierto
Materias
Resumen o descripción
En este trabajo se realizó el depósito de películas delgadas de SnO2 y ZnO sobre
sustratos de vidrio a diferentes presiones de oxígeno. Se presentan los resultados más
importantes de estos materiales analizados estructural, eléctrica y ópticamente.
SnO2 dopado con Telurio preparado por deposito por láser pulsado (PLD). Las
películas fueron recocidas por 30 minutos a 500 ºC a la misma presión de oxígeno después
del depósito; se recocieron posteriormente a presión atmosférica el mismo tiempo y a la
misma temperatura y los efectos de la presión de oxígeno sobre las propiedades físicas de
las películas fueron estudiados. Las películas depositas y recocidas en oxigeno entre 1.0 y
50 mTorr mostraron cierta evidencia de picos de difracción, con una resistividad eléctrica de
~8x101 Ω cm, pero aumentando la presión de oxígeno hasta 100 mTorr, se observaron tres
picos de difracción (110), (101) y (211), que contiene la estructura tetragonal del SnO2. La
resistividad eléctrica disminuyó bruscamente a un valor mínimo de ~4x10-2 Ω cm, y a
presiones mayores aumentó alcanzando valores de ~4x10-1 Ω cm. Después del recocido a
500 ºC a presión atmosférica durante 30 min todas las películas mostraron cristalización, y
se observaron notables cambios en la resistividad eléctrica. La densidad de portadores
aumentó en el intervalo de presión de oxígeno entre 1.0 y 100 mTorr, alcanzando valores de
~ 2x1018 cm-3
, posteriormente, disminuyó bruscamente en películas crecidas a 125 mTorr.
Mientras que la movilidad del portador disminuyó en el intervalo de presión de oxígeno entre
1.0 y 100 mTorr, llegando a valores mínimos de ~ 5.8 cm2 V
-1 s
-1
. La transmitancia óptica de
todas las películas aumentó con la presión de oxígeno, y a 100 mTorr se observó un valor de
~ 87% en la región VIS. El gap de energía de las películas fue de ~ 3.5 eV correspondiente a
la de SnO2
.
ZnO preparado por depósito por láser pulsado (PLD). Observamos que la
resistencia eléctrica de las películas delgadas de ZnO se modifica significativamente por la
presión de oxígeno, la resistencia eléctrica disminuye con la presión de O2 en el rango de 10
a 40 mTorr y alcanzar una resistencia mínima de ~ 2.1x10-2 Ω cm a 30 mTorr, incrementando
nuevamente al aumentar la presión de oxígeno. El aumento o disminución de la resistencia
eléctrica se atribuye a la aniquilación y/o formación de defectos residuales de tipo donante,
principalmente debido a la presión de oxígeno.
Se sugiere que la disminución de la
resistencia eléctrica se debe a la formación vacancias de oxígeno (VO). El análisis de
difracción de rayos X muestra que la presión de oxígeno no afecta a las posiciones de los
picos principales que reflejan la existencia de ZnO en fase hexagonal y cinco picos
principales aparecen (100), (002), (101), (110) y (103) en todas las películas. Todas las
películas delgadas muestra una transmitancia media de ~ 85% con un valor promedio de gap
óptico de ~ 3.3 eV.
ZnO preparado por RF-Sputtering. Se encontraron condiciones de crecimiento para
películas de ZnO para su uso potencial como capa buffer en celdas solares del tipo
CdTe/CdS. Se analizaron las propiedades eléctricas, ópticas y estructurales como una
función de la presión de oxígeno durante el crecimiento de ZnO. El comportamiento eléctrico
se explica en términos de las propiedades estructurales. Nuestros resultados sugieren que la
presión parcial de oxígeno óptima es de 30 mTorr para la obtención de una película de ZnO
delgada como capa buffer con una resistividad del orden de 103 Ω cm y un promedio de
transmisión óptica de 89%.
Fecha de publicación
octubre de 2012
Tipo de publicación
Tesis de doctorado
Recurso de información
Formato
application/pdf
Idioma
Español
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Fuente de Objetos Científicos Open Access
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