Electroquimica

Estudio de mecánica de nanocolumnas de matriz de ZnO por electrodeposición
RESUMEN
El crecimiento de las columnas de ZnO por electrodeposición de mezcla oxigenada acuosa de cloruro de zinc y cloruro de potasio se estudia experimentalmente como una función del tiempo de deposición, la concentración de zinc y el sustrato. Estos parámetros influyen notablemente las características de los depósitos(densidad varilla, relación de aspecto, la orientación). Un modelo mecanicista se presenta con el fin de explicar la formación de columnas de ZnO matrices por electrodeposición. El modelo está basado en el efecto sobre la concentración de zinc en el pH interfacial en la superficie del electrodo y la de las especies cargadas de zinc estables capaces de reaccionar con la película en crecimiento. Lacarga del complejo parece ser el parámetro clave que detiene el crecimiento lateral y la aumenta significativamente la relación de aspecto de las columnas cristalinas individuales.
INTRODUCCION
El óxido de zinc es un semiconductor de tipo de n directo con una estructura wurzite hexagonal que tiene bandgap grande en la gama de UV (3.37 eV) y exciton grande la energía obligatoria de 60 meV. ZnOse pueden cultivar en sustratos conductores y aislantes que las matrices de las columnas y los nanocables alargada a lo largo de su eje c y la presentación de una sección hexagonal. Estas nanoestructuras han atraído mucha atención debido a sus interesantes propiedades ópticas, eléctricas y de superficie que surgen de su dimensión 1D seudo y su gran superficie en relación al volumen. Se hademostrado prometedores para muchas aplicaciones potenciales, tales como transistores de campo de emisión-, los dispositivos electroluminiscentes, células solares, eta altamente superficies repelentes al agua, nanoláser y así sucesivamente. El control de la densidad de la forma, tamaño, la orientación y la varilla es de suma importancia para controlar su funcionamiento.
Numerosos métodos han sidoreportados para la preparación de columnas de ZnO matrices tales como vapor químico y metal-químicos orgánicos deposiciones de vapor químico de vapor, transporte, deposición de láser pulsado. Sin embargo, estas técnicas requieren equipos sofisticados y costosos, ya que son operados en vacío y / oa temperatura elevada. La síntesis de las matrices de columna de ZnO también es posible partir de una soluciónacuosa por deposición química del baño, la pirólisis de pulverización o electrodeposición. El último método parece especialmente interesante como un medio sencillo y barato que permite el control de la sobresaturación y los pasos de nucleación. En principio está basado en el aumento controlado en el pH interfacial por la formación electroquímica de OH generado por la reducción de un precursor talcomo oxígeno molecular, los iones nitrato o el peróxido de hidrógeno. Esto lleva a la precipitación de ZnO en la superficie del electrodo de acuerdo con la reacción global:
1/2O2 + H2O + 2e– → 2OH– , (1)
Zn(II) + 2OH– → ZnO + H2O (2a)
en el caso del precursor de oxígeno molecular. Columnas de ZnO se forman en presencia de bajas concentraciones de cinc. Los depósitos son de una calidadcristalográfica de alta, ya que cada columna es de un solo cristal. Sin embargo, si la preparación de matriz columna de ZnO por este método se conoce desde hace mucho tiempo, el mecanismo preciso en el origen de estas películas nanoestructuradas sigue sin estar claro. Elias han sugerido que el crecimiento lateral está limitada por la difusión de los iones de cinc y que la mayoría de Zn (II) se consume enla parte superior de las puntas de varilla. Sin embargo, se muestra aquí que este modelo simple no explica satisfactoriamente un conjunto de resultado obtenido en condición de deposición bien controlada. Sobre la base de los cálculos termoquímicos publicados en otros lugares y de los informes anteriores y las nuevas observaciones experimentales, sobre todo de los efectos de diferentes parámetros...