Nanohilos de ZnO con fotoluminiscencia super eficiente

Abstract

En este trabajo, se presenta una caracterización detallada de la morfología y propiedades de fotoluminiscencia en nanohilos (Nhs) de ZnO crecidos por el método de transporte en fase vapor sobre substratos de carbono (grafito compactado y fibras de carbono) en un horno tubular bajo flujo de Ar y O.En contraste con Nhs crecidos sobre substratos de Si u otros semiconductores cristalinos, no es necesaria la presencia de catalizadores metálicos, puesto que el crecimiento de los Nhs sucede directamente sobre la superficie de los substratos de carbono. En los distintos substratos estudiados se obtuvieron Nhs largos y delgados con marcadas diferencias en sus dimensiones medias y orientaciones. Se implementó y optimizó un método eficiente y de bajo costo para la transferencia orientada en seco de los Nhs desde las fibras de carbono hacia otro substrato. Mediante espectroscopia de fotoelectrones se estudió tanto lacomposición química como la estequiometria de los Nhs, como así también las características principales de la región de la banda de valencia cercana al nivel de Fermi. Al estudiar la emisión de luz por fotoluminiscencia se encontró un incremento de 2 órdenes de magnitud en la eficiencia de emisión de los Nhs crecidos sobre grafito compactado en comparación con resultados obtenidos anteriormente [1]. Usualmente el aumento en la eficiencia de emisión en Nhs deZnO se debe a mecanismos que inhiben la emisión debida a defectos (emisión en el visible) con el consiguiente aumento de la emisión excitónica (emisión UV). No obstante, en este sistema se encontró que la emisión en el visible no se suprime sino que la emisión UV se incrementa considerablemente. Para explicar este fenómeno se analiza la dependencia de la fotoluminiscencia con la potencia de excitación y se analizan posibles efectos de laseado dentro de las nanoestructuras.