Variación de parámetros de crecimiento en la deposición de films de ZnO por nebulización pirolítica sol-gel - Morinigo, Luis (2023)
Las películas de óxido de zinc (ZnO) son materiales muy prometedores como óxidos conductores transparentes debido a su excelente estabilidad química y térmica, amplia energía de banda prohibida directa (Eg = 3,3 eV) y alta disponibilidad [Theerthagiri, 2019]. Entre las técnicas capaces de producir estas películas podemos mencionar: deposición de capas atómicas, deposición de vapor químico, deposición de láser pulsado y técnicas basadas en sol-gel. Estos últimos están siendo explorados continuamente porque pueden ser operados bajo presión atmosférica y sin atmósfera controlada ni equipos costosos [Suarez, 2019]. En las últimas décadas se realizaron diversas investigaciones para optimizar el proceso de nebulización pirolítica para la fabricación de películas de ZnO[Hafdallah, 2017]. Este método consiste en generar gotas de una solución que contiene el catión Ni+2 y depositarlas sobre un sustrato calentado [Apaolaza, 2020]. El proceso es rentable, respetuoso con el medio ambiente, fácilmente escalable y capaz de generar materiales semiconductores [Hafdallah, 2017; N. Lehraki, 2012]. Las características obtenidas para las películas de ZnO rociadas y nebulizadas dependen en gran medida de múltiples variables de crecimiento, tales como la distancia de aplicación, la presión del gas portador y la composición del solvente [Saha, 2020]. La optimización de estos parámetros de acuerdo con las características deseadas de las películas es un paso relevante del proceso de fabricación, y el análisis de estas condiciones generalmente se reporta en términos de algunos de ellos por separado, en lugar de forma integral. En distintos estudios se determinó que diferentes solventes (MeOH, EtOH y 2-ME) generan diferentes características de la película [Ramos, 2008]. Hasta donde sabemos, aún no se ha analizado el efecto de la composición del solvente (relación agua desionizada/etanol), la distancia de aplicación y la presión del gas portador sobre las propiedades de la película producida por la nebulización pirolítica. En este trabajo, nos dedicamos a un análisis global de las características de la película de ZnO en términos de la variación de los parámetros de fabricación de la nebulización pirolítica, a saber, la distancia de aplicación, la presión del gas portador (aire comprimido en este caso) y la composición del solvente. Para este propósito, se muestra y discute una caracterización usando imágenes macroscópicas de las películas, difracción de rayos X (XRD) y espectroscopía de transmitancia UV-VIS-NIR. Los resultados presentados en este artículo pueden ser útiles para mejorar las condiciones de crecimiento de películas de ZnO con diversas aplicaciones, como células solares, sensores de gas y filtros ópticos, entre otras.