Películas nanoestructuradas de oxido de zinc (ZnO)

Scientia et Technica Año XIV, No 39, Septiembre de 2008. Universidad Tecnológica de Pereira. ISSN 0122-1701 416

Fecha de Recepción: 4 de Junio de 2008.

Fecha de Aceptación: 1º de Septiembre de 2008

PELÍCULAS NANOESTRUCTURADAS DE OXIDO DE ZINC (ZnO)

Zinc oxide nanostructured thin films

RESUMEN

En el presente artículo realizamos una detallada aunque breve revisión de

trabajos de investigación con lo que ponemos de manifiesto las propiedades más

relevantes de las estructuras de oxido de zinc, sus potenciales aplicaciones y

algunas de las técnicas usadas para la caracterización de sus propiedades y

métodos de crecimiento de las películas.

PALABRAS CLAVES: Oxido de Zinc (ZnO), Ablación Láser, DRX,

Espectroscopia Raman, Fotoluminiscencia, Transmitancia

ABSTRACT

In this article we has done a review of research articles about the zinc oxide

(ZnO) thin films properties, their potential applications, characterization

technique and growth method.

KEYWORDS: Zinc Oxide (ZnO), Laser Ablation, DRX, Raman,

photoluminescence, transmittance

JAIME ANDRÉS PÉREZ TABORDA

Estudiante Ingeniería Física

jaimeandres.perez@gmail.com

JORGE LUIS GALLEGO

Estudiante Ingeniería Física

jorluga@hotmail.com

WILSON STIVEN ROMAN

Estudiante Ingeniería Física

jorluga@hotmail.com

HENRY RIASCOS LANDÁZURI

Profesor Física

Universidad Tecnológica de Pereira

hriascos@utp.edu.co

1. INTRODUCCIÓN

El ZnO es un material semiconductor de la familia II-VI,

con amplia banda de energía 3.37 eV y una gran banda de

enlace de excitones de 60 meV a temperatura ambiente.

La diferencia de electronegatividades entre el zinc y el

oxígeno produce un alto grado de ionicidad en su enlace,

convirtiéndolo en uno de los compuestos más iónicos de

dicha familia [1]. Esto provoca una repulsión

considerable entre sus nubes de carga, haciendo que su

estructura cristalina más estable sea hexagonal, la figura

1 muestra la estructura tipo wurzita del ZnO. En esta

estructura los átomos se encuentran suficientemente

alejados, esto con el fin de compensar dichas repulsiones.

Así, cada átomo de zinc se encuentra rodeado por un

tetraedro de 4 átomos de oxígeno y viceversa, formando

de esta manera una combinación alternada de planos de

átomos oxígeno y de planos de átomos de zinc, las cuales

se encuentran a lo largo del eje c, con un desplazamiento

entre ellos de 0.38c, siendo c su parámetro de red en la

dirección vertical.

Los valores de los parámetros de red para dicho material,

en condiciones normales de presión y temperatura, son a

= 3.253 Å y c = 5.213 Å [2]. Una de las propiedades

físicas más importantes del ZnO es la de poseer un gap

directo de 3.35 eV, a temperatura ambiente. [2,3]

Algunas de estas propiedades (en especial su alto gap a

temperatura ambiente) convierten a este óxido metálico

en un excelente candidato para aplicaciones como

dispositivos optoelectrónicos, transductores acústicos

[4,5], varistores [6], sensores de gas [7,8], electrodos

transparentes [9,10], ventanas ópticas en paneles solares

[11,12], dispositivos emisores de campo [13],

conductores transparentes [14–16]. De estas aplicaciones

es de especial atención su posible aplicación en

dispositivos optoelectrónicos con emisión en el rango de

longitudes de onda cortas.

En este trabajo se presenta algunas de las técnicas

utilizadas en el crecimiento de películas delgadas de ZnO

y su caracterización por diferentes métodos. Prestamos

mayor interés en las grandes ventajas que tiene aplicar la

técnica de ablación láser en el crecimiento de estas

películas.

Figura1.Estructura Cristalina típica ZnO en donde las

más oscuras describen el zinc y las más claras el oxigeno.

Scientia et Technica Año XIV, No 39, Septiembre de 2008. Universidad Tecnológica de Pereira.

417

Figura2.Esquema experimental de deposición por láser

pulsado para películas delgadas.

2. TÉCNICAS DE CRECIMIENTO

Las nanoestructuras de ZnO se han sintetizado por varios

...