Correlación entre las propiedades estructurales y ópticas del óxido de zinc nanoestructurado dopado con cobalto

El óxido de zinc es un material semiconductor tipo II-VI transparente en la región UV visible, con una banda prohibida de 3.37 eV a temperatura ambiente y una alta energía de enlace de excitones, 60 meV y otras importantes propiedades físico-químicas. Estas propiedades son el resultado de su poca simetría en su forma cristalina wurtzita y de su gran acoplamiento electromecánico, llegando a ser considerado en la actualidad un material optoelectrónico con cualidades muy promisorias para utilizarse en numerosas aplicaciones tecnológicas como, sensor de gases, varistores, lásers ultravioleta y visible, y componentes de celdas solares. La introducción de impurezas en la red cristalina del ZnO (dopaje) puede modificar sus propiedades estructurales y ópticas ampliando su rango de posibles aplicaciones. El principal objetivo de este trabajo es estudiar la variación de las propiedades estructurales y ópticas del ZnO dopado con Co (Zn1-xCoxO), para valores nominales de 0, 0.01, 0.03, 0.05 y encontrar alguna correlación entre ellas. Las muestras fueron sintetizadas por el método sol-gel modificado basado en la ruta del citrato y caracterizadas mediante análisis termogravimétrico, difracción de rayos X y espectroscopia UV-VIS-Reflectancia difusa. La temperatura mínima de descomposición y cristalización de los precursores poliméricos para la formación de ZnO y ZnO dopado con Co fue de 450 °C. Los parámetros a y c aumentaron con el contenido de Co, muy probablemente, debido a la presencia de iones Co2+ y Co3+ ocupando posiciones intersticiales, mientras el valor de la relación c/a encontrado podría indicar la presencia de vacancias de oxígeno en todas las muestras. El tamaño de cristalito disminuyó hasta una concentración de Co del 3% e incrementó cuando la concentración de Co fue igual al 5%. La brecha de banda mostró una disminución a medida que aumento la concentración de Co lo cual fue atribuido principalmente a las interacciones de intercambio entre los orbitales d correspondientes a los iones Co2+ y los orbitales s y p del ZnO, a la formación de vacancias de oxígeno y al incremento en el grado de distorsión de la celda unitaria. Por último, La banda prohibida (Eg) del ZnO disminuyo a medida que aumento el volumen de celda, el grado de distorsión de la celda y a medida que disminuyo la relación c/a.

• Autores: Flórez Galván, Luis Alfonso
• Tipo de recurso: Trabajo de grado de pregrado
• Fecha de publicación: 2020
• Institución: Universidad de Córdoba
• Repositorio: Repositorio Institucional Unicórdoba
• Idioma: spa
• OAI Identifier: oai:repositorio.unicordoba.edu.co:ucordoba/3837
• Acceso en línea: https://repositorio.unicordoba.edu.co/handle/ucordoba/3837
• Palabra clave: Semiconductor; Banda prohibida; Optoelectrónico; Band gap; Doping; Optoelectronic
• Rights: openAccess
• License: Copyright Universidad de Córdoba, 2020