Propiedades estructurales y ópticas de nanoestructuras de Zno obtenidas por el método hidrotermal asistido por microondas a diferentes potencias
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Date
2018
Authors
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Publisher
Universidad Nacional de Trujillo
Abstract
Se ha logrado sintetizar nanopartículas de ZnO mediante el método hidrotermal asistido con microondas, estudiando el efecto de la potencia de radiación de las microondas (de 80 a 400 W) sobre las propiedades estructurales y ópticas de las nanoestructuras. La caracterización estructural por difracción de rayos X evidenció la formación de nanopartículas de ZnO de tamaño promedio de cristalito entre 9 y 14 nm y estructura cristalina hexagonal wurtzita, sin presencia de impurezas o fases secundarias. Asimismo, se observó una disminución en la concentración de las dislocaciones cuando aumentó la potencia de radiación; sin embargo, no se observó efecto significativo sobre la estructura cristalina de las nanopartículas. Mediciones de espectroscopia de infrarrojo confirmaron la formación de ZnO, mostrando bandas asociadas a grupos acetato que desaparecieron a medida que se incrementó la potencia de radiación. Resultados de Espectroscopia Raman mostraron las bandas características del ZnO y una banda centrada en 582 cm-1, asociada a vacancias de oxígeno y zinc intersticial, esta banda se definió mejor en las nanopartículas sintetizadas a mayores potencias. Mediante espectroscopia UV-vis, se observó que las nanopartículas de ZnO absorben fuertemente en el rango UV, con valores del excitón que se encuentran por encima de su contraparte en masivo. La estimación del ancho de la banda prohibida muestra que aumenta para valores más altos de potencia. Los espectros de fotoluminiscencia muestran una banda ubicada en la región UV, correspondiente a la recombinación excitónica del par electrón-hueco, así como otras bandas ubicadas en la región visible asociadas a defectos estructurales, observándose que la razón de intensidad de la banda visible (verde) sobre la UV aumentó con la potencia de radiación
Description
It has been possible to synthesize ZnO nanoparticles by microwave-assisted hydrothermal method, studying the effect of microwave radiation power (from 80 to 400 W) on the structural and optical properties of nanostructures. The structural characterization by X-ray diffraction showed the formation of ZnO nanoparticles of average crystallite size between 9 and 14 nm and wurtzite hexagonal crystal structure, without presence of impurities or secondary phases. Also, a decrease in the concentration of the dislocations was observed when the radiation power increased; however, no significant effect was observed on the crystal structure of the samples. Infrared spectroscopy measurements confirmed the formation of ZnO, showing bands associated with acetate group that disappeared as the radiation power increased. Results of Raman spectroscopy showed the characteristic bands of ZnO and a band centered on 582 cm-1, associated to interstitial zinc and oxygen vacancies, this band was better defined in samples synthesized at higher potencies. Using UV-vis spectroscopy was observed that the ZnO nanoparticles absorb strongly in the UV range, with exciton values that are above their massive counterpart. The estimate of the band gap width shows that it increases for higher power values. The photoluminescence spectra show a band located in the UV region, corresponding to the excitonic recombination of the electron-hole pair, as well as other bands located in the visible region associated to structural defects, observing that the intensity ratio of the visible band (green) on the UV increased with the radiation power
Keywords
Ópticas de nanoestructuras, Método hidrotermal, Propiedades estructurales