Películas delgadas de zno:al depositadas por el método sol-gel

Películas delgadas de ZnO:Al depositadas por el método Sol-Gel
Aguirre Tostado, S. [1] Martínez Landeros, V.[1] Mireles Ramírez, M.[1] Hernández Ramírez, A.[2]
[1] Centro de Investigación en Materiales Avanzados, S. C. Alianza Norte 202 Parque de Investigación e Innovación Tecnológica. Apodaca, Nuevo León. C.P. 666000. Tel. (81)1156 0800.
[2] Facultad de Ciencias Químicas. Universidad Autónomade Coahuila. Blvd. V. Carranza e Ing. José Cárdenas Valdés s/n. Col. República Oriente. Saltillo, Coahuila. Tel. (844) 415 53 92

Introducción
En el desarrollo de dispositivos basados en películas delgadas de materiales semiconductores, los óxidos semiconductores transparentes tales como el cadmio, estaño, indio y zinc, juegan un papel muy importante[1].
De todos éstos destaca el ZnO, elcual es uno de los compuestos semiconductores de los grupos II y VI, sus propiedades optoeléctricas y estructurales presentan características especiales, lo que ha permitido usar estos materiales en la fabricación de una gran cantidad de dispositivos electrónicos, optoelectrónicos y mecánicos, incluyendo recubrimientos antireflectivos, materiales piezoeléctricos, dispositivos de onda acústicasuperficial, sensores de gases, electrodos conductores transparentes y varistores [2,3,4]. Estas propiedades son aprovechadas especialmente para su utilización en la fabricación de dispositivos fotovoltáicos, ya que su banda prohibida es grande, del orden de 3.37 eV a temperatura ambiente y presentan una alta transmitancia en el espectro visible (mayor del 80%) [4,5].
Las películas de óxido de zinctienen bajo costo, no presentan toxicidad, además, como ya se mencionó anteriormente, exhiben buenas propiedades ópticas y eléctricas las cuales pueden ser mejoradas mediante tratamientos térmicos o por medio de dopado. El resultado esperado es una película delgada conductora con baja resistividad, alta transmitancia y estabilidad al calor [5].

El ZnO comparado con otros semiconductores como elGaN o SiC, tiene el potencial más grande por su capacidad de convertirse en óxido de zinc cristalino de alta calidad a bajas temperaturas, esto es particularmente ventajoso para la electrónica flexible, la cual hace uso de sustratos flexibles sobre los cuales es depositado un material conductor transparente que pueda ser procesado a bajas temperaturas [6].
Muchos métodos han sido usadosextensamente para sintetizar películas delgadas de ZnO, tales como epitaxia de haces moleculares, deposición química de vapor metal-orgánica, pulverización catódica (sputtering), pulverización catódica con magnetrón y evaporación por haz electrónico, aspersión pirolítica y electrodeposición. De todas estas técnicas el proceso sol-gel es el más empleado por sus buenos resultados de homogeneidad, excelentecontrol composicional y bajo costo [2,4,5,7].

Objetivo
Obtener películas delgadas de ZnO:Al en sustratos de vidrio mediante la técnica de spin coating.
Procedimiento Experimental

Limpieza de sustratos de vidrio
Se utilizaron sustratos de vidrio de 1 pulgada cuadrada, los cuales se limpiaron haciendo uso de un baño ultrasónico con una solución de acetona, posteriormente con alcoholisopropílico y por último con agua desionizada, cada limpieza se llevó a cabo durante 10 minutos. Cabe mencionar que la limpieza del sustrato promueve la adherencia de la película.

Preparación de la solución precursora ZnO:Al
Se utilizó una solución de isopropanol (solvente) y monoetanolamina (estabilizador), a la cual posteriormente se le añadió el acetato de zinc dihidratado (precursor) y elcloruro de aluminio, manteniendo una relación molar acetato de zinc--monoetanolamina de 1:1. La concentración resultante del acetato de zinc fue de 0.5 M y la de aluminio es de 1% con respecto al Zn. La solución obtenida fue sometida a agitación magnética durante una hora a 60°C, dando como resultado una solución homogénea y transparente. Por último se envejeció temperatura ambiente durante 24...