Efecto del porcentaje molar de mg y temperatura de recocido sobre el tamaño de grano y conductividad eléctrica en el dopaje de películas semiconductoras de zno por el método sol-gel
No Thumbnail Available
Date
2018-04
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Universidad Nacional de Trujillo
Abstract
En la presente investigación se elaboraron películas delgadas de ZnO dopadas con Mg a
una concentración de 0.65 M, las cuales fueron sintetizadas por el método sol – gel y
depositadas en sustratos de cuarzo de dimensiones 11mm x 11mm x 2mm por spin –
coating, se logró evaluar la influencia del efecto de la temperatura de recocido (400, 500
y 600°C) y el porcentaje molar del dopante (2, 4, 6 y 8%) sobre las propiedades eléctricas
(conductividad) y morfológicas específicamente el tamaño de grano. Se encontró que las
películas delgadas de ZnO muestran la mejor conductividad eléctricas dopadas al 2% de
Mg y sin dopar 0% Mg siendo (8.55 y 8.77) 10-7Ω-1cm-1 respectivamente a una
temperatura de recocido de 600°C y la conductividad eléctrica más baja se da a un dopaje
del 8% de Mg con un valor de 1.48 x 10-7Ω-1cm-1 a una temperatura de recocido de
400°C, determinando así que la conductividad es inversamente proporcional a la
concentración de magnesio y directamente proporcional con la temperatura, esta
propiedad eléctrica fue medida por el método de cuatro puntas de Lord Kelvin. Así
mismo se encontró que el mayor tamaño de grano de las películas de ZnO se dieron a un
dopaje de 2% de Mg y sin dopar 0% Mg con valores de 38.56 y 40.10 nm respectivamente
a una temperatura de recocido de 600°C y el menor tamaño de grano se dio para un dopaje
de 8% a una temperatura de recocido de 400°C siendo 14.13 nm, de modo que el tamaño
de grano crece conforme aumenta la temperatura, pero disminuye a medida que aumenta
la concentración molar de Mg, el tamaño de grano fue determinado mediante la ecuación
de Scherrer para el plano (002) que se encontró al realizar DRX, los resultados de esta
técnica también mostraron que todas las películas delgadas de ZnO dopadas con Mg
poseen una estructura hexagonal tipo wurtzita con una orientación preferencial al plano
(002). Además se evaluó una propiedad óptica como la transmitancia con la técnica de
espectroscopia UV-visible para determinar la existencia del óxido de zinc y el ancho del
“band gap” de las películas delgadas de ZnO por el método de la tangente donde se
observó que el band gap aumenta con el aumento de concentración de Mg, pero disminuye
con el aumento de la temperatura de recocido.
Description
In the present research, thin films of magnesium doped ZnO were elaborated at a
concentration of 0.65 M, which were synthesized using the sol - gel method deposited on
quartz substrates of dimensions 11mm x 11mm x 2mm by spin - coating. It was possible
to evaluate the influence of the effect of the annealing temperature (400, 500 and 600 °
C) and the molar percentage of the dopant (2, 4, 6 and 8%) on the electrical (conductivity)
and morphological properties specifically the grain size. It was found that the thin films
of ZnO show the best electrical conductivity doped at 2% Mg and without doping 0% Mg
being (8.55 and 8.77) 10-7Ω-1cm-1 respectively at an annealing temperature of 600 ° C and
the lowest electrical conductivity is given to a doping of 8% Mg with a value of 1.48 x
10-7Ω-1cm-1 at an annealing temperature of 400° C, thus determining that the Conductivity
is inversely proportional to the concentration of magnesium and directly proportional to
temperature, this electrical property was measured by the four-point method of Lord
Kelvin. It was also found that the greater grain size of the ZnO films were given at a
doping of 2% Mg and without doping 0% Mg with values of 38.56 and 40.10 nm
respectively at an annealing temperature of 600 ° C and the smaller grain size was given
for a doping of 8% at an annealing temperature of 400 ° C being 14.13 nm, so that the
grain size grows as the temperature increases, but decreases as the molar Mg
concentration increases, the grain size was determined by the Scherrer equation for the
plane (002) that was found when performing XRD, the results of this technique also
showed that all the thin ZnO films doped with Mg have a wurtzite hexagonal structure
with an orientation preferential to the plane (002). Further, an optical property such as
transmittance with the UV-visible spectroscopy technique was evaluated to determine the
existence of zinc oxide and the width of the "band gap" of the thin films of ZnO by the
tangent method where it was observed that the band gap increases with increasing Mg
concentration, but decreases with increasing annealing temperature.
Keywords
Conductividad eléctrica