Título
Caracterización de nanovarillas de óxido de zinc impurificadas con indio y antimonio por catodoluminiscencia y espectroscopía túnel
Characterization of indium- and antimony-doped zinc oxide nanorods by cathodoluminescence and tunneling spectroscopy
Autor
Alfredo González Carrazco
Colaborador
Manuel Herrera Zaldívar (Asesor de tesis)
Nivel de Acceso
Acceso Abierto
Materias
Resumen o descripción
En este trabajo de investigación se estudian las propiedades ópticas y electrónicas de nanovarillas de ZnO puro e impurificado con In y Sb usando las técnicas de catodoluminiscencia y espectroscopía túnel. Para la obtención de las nanoestructuras de ZnO se utilizó el método hidrotermal a baja temperatura, obteniendo nanovarillas de ZnO puro, y ZnO impurificado con In y Sb. La morfología, cristalinidad y composición de las muestras obtenidas se caracterizaron utilizando las técnicas de Microscopía de Transmisión (TEM), Difracción de rayos-X (XRD), Espectroscopía de dispersión de energía (EDS), y Espectroscopía de emisión óptica (OES), respectivamente. Para el estudio de las propiedades luminiscentes en las nanovarillas de ZnO se utilizó la técnica de Catodoluminiscencia (CL) en el microscopio electrónico de barrido (SEM), en el rango de temperatura de 100-300 K. Para la caracterización de la morfología de la superficie y de la estructura electrónica de las nanovarillas se utilizaron la Microscopía y la Espectroscopía Túnel de Barrido (STM y STS) a temperatura ambiente. Las nanovarillas puras e impurificadas con In y Sb se sometieron a tratamientos térmicos en atmósferas de Ar y de O<sub>2</sub> con el propósito de modificar su distribución de defectos e identificar de manera indirecta los defectos probables que participan en la formación de las emisiones no-deseadas del ZnO. Se encontró que la bien conocida banda amarilla del ZnO posee al menos dos componentes, una centrada en 2.24 eV y otra en 1.77 eV. La primera se ha asociado a Zn<sub>i</sub>, cuya intensidad relativa decrece por los tratamientos térmicos efectuados debido a un efecto de recocido de tales defectos puntuales. Los espectros de STS de ZnO:In revelaron la presencia de estados aceptores, posiblemente VZ<sub>n</sub>, producidos aparentemente por un efecto de autocompensación de carga con los estados donadores introducidos por la impurificación con In. En cuanto a la CL de las nanovarillas de ZnO:Sb, además de la banda amarilla del ZnO, se encontró la presencia de una banda azul centrada en 2.74 eV, que se ha atribuido en este trabajo, a defectos de Zn<sub>i</sub> producidos por la incorporación de Sb en el ZnO.
Optical and electronic properties of pure ZnO, as well as indium and antimony doped ZnO nanorods have been studied in this work. A Low-temperature hydrothermal process was used to grow pure ZnO, In-doped ZnO and Sb-doped ZnO nanorods. Morphology, crystallinity, and chemical composition were characterized by using different techniques, such as, Transmission Electron Microscopy (TEM), X-ray Diffraction (XRD), Energy Dispersive Spectroscopy (EDS), and optical emission spectroscopy (OES). Cathodoluminescence (CL) in a Scanning Electron Microscopy (SEM) in the temperature range of 100-300K was used for the study of luminescent properties of pure and doped ZnO nanorods. For the characterization of the surface morphology and the electronic structure of nanorods, Scanning Tunneling Microscopy (STM) and Spectroscopy (STS) were performed at room temperature. Thermal annealing in Ar and OZn<sub>2</sub> atmospheres was performed on samples in order to modify the point defects distribution and identify indirectly the more feasible defects responsible of the different emissions in pure and doped ZnO nanorods. It was found that the pointdefect-related yellow emission band has at least two components, one centered at 2.24 and other at 1.77 eV. The first one has been assigned to Zn<sub>i</sub> defects, with a luminescence that decreases due to the annealing of point defects after thermal treatment. STS spectra of ZnO:In nanorods revealed the presence of acceptor states, possibly VZZn<sub>n</sub>, most likely produced by a charge self-compensation effect with the donor states induced by In incorporation in ZnO. Regarding the CL of ZnO:Sb, apart from the ZnO defect-related yellow emission, a blue band centered at 2.74 eV was detected, and has been attributed in this work, to the presence of Zn<sub>i</sub> defects generated by the Sb incorporation in the ZnO.
Editor
CICESE
Fecha de publicación
2010
Tipo de publicación
Tesis de doctorado
Recurso de información
Formato
application/pdf
Idioma
Español
Sugerencia de citación
González Carrazco, A.2010.Caracterización de nanovarillas de óxido de zinc impurificadas con indio y antimonio por catodoluminiscencia y espectroscopía túnel.Tesis de Doctorado en Ciencias. Centro de Investigación Científica y de Educación Superior de Ensenada, Baja California.165 pp.
Repositorio Orígen
Repositorio Institucional CICESE
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