Caracterización estructural y óptica de compósitos ZnO-SiOx obtenidos por la técnica Cat-CVD

Abstract

Se obtuvieron compósitos de óxido de Zinc-óxido de Silicio fuera de estequiometría (ZnO-SiOx) por la técnica de depósito químico en fase vapor catalítico (Cat-CVD) a una temperatura de depósito de 950 0C. Los experimentos se llevaron a cabo en el rango de 800-1100 0C. Del análisis por difracción de rayos-X (XRD) y espectroscopia infrarroja por transformada de Fourier (FTIR), se encontró que a 800 0C se obtiene la fase de ZnO pura. Se observó que con el incremento de la temperatura de depósito, la estructura del material comienza a ser dominada por el SiOx hasta que solo se obtiene esta fase a 1100 0C. Sin embargo, se encontró que a 950 0C se obtiene el compósito de ZnO-SiOx. El cambio gradual de fase se asoció a la re-evaporación de Zinc (Zn) y al incremento en la movilidad superficial de los átomos de silicio (Si) al aumentar la temperatura. Los espectros de fotoluminiscencia (FL) muestran dos bandas de emisión: una desde 450 hasta 700 nm, y otra banda amplia de 600 a 1100 nm aproximadamente. Estas emisiones son relacionadas generalmente con transiciones radiativas debidas a la presencia de vacancias de oxígeno (Vo) en el ZnO y nanocristales de Si en el SiOx.

Translated abstract

Zinc oxide- non-stoichiometric silicon dioxide (ZnO-SiOx) composites were obtained by catalytic chemical vapor deposition (Cat-CVD) technique at 950 0C. The experiments were carried out in the range of 800-1100 0C. From X-ray diffraction (XRD) and Fourier transformed infrared spectroscopy (FTIR) analyses, we found that pure ZnO phase is obtained at 800 0C. It was observed that increasing deposit temperature, the structure of deposited material is beginning to be dominated by SiOx until to 1100 0C, single amorphous SiOx phase is obtained. However, it was found an intermediate temperature (950 0C) to obtain ZnO-SiOx composite. The gradually phase shift was attributed to both zinc (Zn) re-evaporation, and increased surface mobility of silicon (Si) atoms. Photoluminescence (PL) spectra showed two emission bands: one from 450 until 700 nm, and the other, a broad band from 600 to 1100 nm approximately. These emissions are generally related with oxygen vacancies (Vo) in ZnO and Si nanocrystals in SiOx.