Caracterización por medio de fotoacústica, rayos X y espectrofotometría de las distintas películas que integran a una estructura electroluminiscente basada en óxido de zinc (ZnO)
Authors:   , Rosales Córdova Carlos Aldebarán 
Published: March 2021

En el presente trabajo se planteó como objetivo general la obtención de las condiciones de depósito y la caracterización, por separado y conjuntamente, de las películas delgadas de ITO, BaTiO3, ZnO, ZnO:Mn, las cuales pueden dar lugar al desarrollo de una metodología para obtener celdas electroluminiscentes. Para esto, se realizaron varios juegos de películas delgadas por medio del depósito por láser pulsado (PLD), y para el caso particular del dopado, se empleó la variante de dos pulsos láser que inciden en distintos blancos, generando así el depósito de la película en conjunto con el dopado. En este punto es importante aclarar, que para la elaboración de la película delgada de ITO se utilizó otra técnica de depósito, ésta, conocida como erosión catódica. Cada una de las películas de ZnO y ZnO:Mn se caracterizaron por diferentes técnicas para identificar distintas propiedades. A continuación, se mencionan cada una de ellas. Rayos X: Se empleó para corroborar la cristalinidad de las películas delgadas, en donde cada película presentó una estructura tipo wurzita, orientada en los planos preferenciales (002) y (004). Perfilometria: Se midió el espesor de las películas, encontrando que todas se hallaban en el intervalo de 100 - 150 nm. EDS: Esta técnica se utilizó para conocer el porcentaje de incorporación del elemento dopante en la estructura de la película delgada. Debido a que se sabe que el depósito no es homogéneo al emplear PLD como método, se utilizó un diseño estadístico con la intensión de reducir al máximo la variabilidad. Se identificó una tendencia negativa en las películas, esto es, a mayor retraso entre láseres menor incorporación del elemento dopante. Para reconocer si las diferencias entre los promedios de incorporación eran estadísticamente significativos, se aplicó una prueba de hipótesis no paramétrica (debido a que los datos no seguían una distribución normal) y de comparaciones específicas. Fotoluminiscencia: Se realizó un barrido en el intervalo de longitud de onda de 350 - 400 nm a todas las películas delgadas, encontrado una influencia directa de la incorporación del elemento dopante respecto a la emisión de luz. Efecto Hall: Se midió la resistividad, movilidad y densidad de portadores de cada una de las películas delgadas, encontrado que éstas continuaron siendo semiconductoras independientemente del porcentaje de incorporación del elemento dopante. Espectroscopia UV - VIS: Por medio de esta técnica, se analizaron los espectros de absorción de cada una de las películas delgadas, encontrado que éste es constante en todo el intervalo. Fotoacústica: En la investigación, esta técnica de caracterización es la de mayor relevancia, ya que, a partir del empleo de la misma, es posible identificar cambios estructurales en las películas delgadas, aunque se encuentren en un porcentaje diminuto, como lo fue la detección de la fase blenda a 300 °C en las películas de ZnO, y la afectación de la incorporación del elemento dopante a dicha fase. La película delgada de BaTiO3 únicamente se caracterizó por medio de fotoacústica con la intención de localizar su temperatura de Curie, la cual se sabe se presenta a 110 °C, situación que se encontró al emplear la temperatura de 400 °C al realizar el depósito. Finalmente, se caracterizaron fotoacústicamente cada una de las multicapas que integran a la estructura electroluminiscente, esto, con la intención de conocer la influencia en los cambios estructurales al ir colocando película sobre película.