Físico

Facultad de Física. Universidad de la Habana. 2013

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Montaje de un sistema de espectroscopía de voltaje superficial (SPS).
Y. González Hernández*
5to año Ingeniería Física. Facultad de Física. Universidad de la Habana. Colina Universitaria, Vedado,
10400 La Habana, Cuba.
PACS 07.50.Qx, 85.30.De 73.20.-r, 73.20.At
Resumen: Se presenta el montaje de una técnica de espectroscopía defotovoltaje superficial. El sistema
consta de, una fuente de luz (lámpara de tungsteno), un monocromador MДP-3, un chopper, un amplificador
Lock-in y un portamuestra para medir el voltaje generado en la superficie de la muestra. La red del monocromador es movida por un motor de paso controlado por un PIC 16F876A. Todo el sistema se controla
mediante una aplicación implementada en LabVIEW 2012. Estesistema es de gran utilidad pues permite
determinar diferentes parámetros característicos de los semiconductores como, la energía de la banda prohibida, el tipo de conductividad, band offset y la presencia de estados superficiales. El sistema se calibró
comparando las mediciones realizadas con un equipo instalado en la Universidad Autónoma de Madrid.
Con el sistema montado se estudiaronmuestras crecidas en los laboratorios de la facultad.

1. Introducción
La capacidad de inducir cambios en la distribución de potencial de una estructura dada, mediante iluminación se denomina efecto fotovoltaico. Este efecto es resultado de la transferencia y/o redistribución de una
cierta cantidad de carga dentro del dispositivo debido a la iluminación incidente. Si está transferencia y/oredistribución de carga ocurre en la superficie estamos en presencia de una variante del efecto del fotovoltaico: el fotovoltaje de superficie (SPV siglas en inglés, surface photovoltage). Una forma medir este efecto
es hacer corresponder el fotovoltaje superficial con la energía de la luz incidente, lo que se denomina
espectroscopía de fotovoltaje superficial (SPS siglas en inglés, surface photovoltagespectroscopy).
La medición del SPV se reportó por primera vez en 1947 por W.H. Brattain, en muestras de silicio y
germanio [1]. Los trabajos pioneros en SPS fueron realizados por C. Gatos y J. Lagowski [2] al estudiar
los estados superficiales en muestras de CdS, ZnO y GaAs con el empleo de esta técnica.
En la actualidad esta es una técnica bien establecida para la caracterización desemiconductores [3-5]. [3]
[4] [5]
Entre sus ventajas está que es una técnica no destructiva y no necesita la deposición de contactos específicos, por lo que se utiliza para estudiar compuestos semiconductores en los que la fabricación de contactos
óhmicos es difícil. En particular es una herramienta poderosa para la determinación del ancho de la banda
prohibida en polvos semiconductores, porque ladispersión en la reflexión provocada por las partículas
orientadas en diferentes direcciones, limitante en otras técnicas como transmisión y reflexión en este caso
no afectan el espectro medido.
Con esta técnica es posible determinar también el tipo de conductividad de la muestra y la localización
energética de estados superficiales. Además de del estudio de superficies y capas volumétricas, enlos
últimos años se ha aplicado con éxito en la caracterización de heterojunturas y dispositivos como celdas
solares y láseres semiconductores [5].
En este trabajo se presenta el montaje de una técnica de espectroscopía de fotovoltaje superficial en nuestros laboratorios. Todo el sistema se automatizó empleando un microcontrolador PIC 16F876A y una
aplicación implementada en LabVIEW. El sistemase calibró comparando las mediciones realizadas con
un equipo instalado en la Universidad Autónoma de Madrid. Con el sistema montado se midieron muestras
crecidas en los laboratorios de la facultad.

2. Montaje experimental
La técnica experimental consta de una fuente de luz (lámpara de tungsteno de 50 W), un monocromador
MДP-3, un chopper, un amplificador Lock-in y un soporte construido...