Escudo de la República de Colombia
Sistema Nacional de Biliotecas - Repositorio Institucional Universidad Nacional de Colombia Biblioteca Digital - Repositorio Institucional UN Sistema Nacional de Bibliotecas UN

Producción y caracterización de películas transparentes conductoras de óxido de zinc

Moreno Montoya, Luis Edgar (2004) Producción y caracterización de películas transparentes conductoras de óxido de zinc. Maestría thesis, Universidad Nacional de Colombia - Sede Manizales.

Texto completo

[img]
Vista previa
PDF - Versión Enviada
Available under License Creative Commons Attribution Non-commercial No Derivatives.

1MB

Resumen

En este trabajo se presenta la producción y caracterización de películas delgadas conductoras transparentes de ZnO, utilizando la técnica PAPVD (Plasma assisted Physical Vapor deposition) por arco pulsado. El equipo utilizado para la producción de las películas consta de una cámara de reacción cilíndrica, fabricada en acero inoxidable. Dentro de la cámara se ubican dos electrodos enfrentados, el cátodo que está formado por el material de aporte (zinc) y el ánodo que está constituido por el sustrato de vidrio. Además, se cuenta con un sistema de vacío que consta de una bomba turbo-molecular que permite alcanzar vacíos del orden de 10-5 mbar. y medidores y controlador de presión. El sistema eléctrico está constituido por tres fuentes: una fuente para producir descargas glow, otra fuente para producir arcos pulsados conformada por un circuito RLC y una fuente DC para cargar el banco de condensadores al voltaje deseado y que luego será descargado entre los electrodos. Por último se utilizó una fuente trigger de alto voltaje (20 KV.) para iniciar la descarga. Las películas fueron producidas variando el voltaje de la descarga entre 160 y 260 V y entre 0.5 y 1.5 mbar y el número de descargas entre 2 y 9. Los recubrimientos fueron caracterizados en cuanto a su estructura cristalina, fases presentes, cálculo del parámetro de red y textura utilizando la técnica de difracción de rayos X. Utilizando Microscopía Electrónica de Barrido en ambiente (ESEM), se realizó caracterización de morfológica de las películas observándose la presencia de microgotas que son propias de la técnica por arco. se midió l espesor de las películas encontrándose valores del orden de los cientos de nanómetros. Por medio de la técnica Espectroscopia de Energía Dispersiva se realizó el estudio de la composición química elemental de las películas y del material del sustrato (Zn, O, Ca, Si, K y Mg). Otras propiedades morfológicas tales como tamaño de grano ( ≈ 0,529 µm ) y rugosidad ( 98,6 Å ) fueron estudiadas utilizando Microscopía de Fuerza Atómica (AFM). Las propiedades eléctricas se determinaron por medio del método de las cuatro sondas. Esta propiedad se midió para películas producidas para películas crecidas variando el voltaje, la presión y el número de descargas, analizándose el comportamiento en cada caso. Para el estudio de las propiedades ópticas se usó la técnica de espectrofotometría, estudiándose la transmitancia de las películas en función de las mismas variables utilizadas para el caso de las propiedades eléctricas. / Abstract: In this work it is presented the production and characterization of conductive transparent films of ZnO, by using the PAPVD (Plasma Assisted Physical Vapor Deposition) by pulsed arc. The equipment employed for the production of coatings is formed by a cylindrical reaction chamber with 20 cm. of diameter and 30 cm of length made up stainless steel. Into the chamber it was place two opposite electrodes, the cathode is formed by the target (Zinc) and the anode is formed by the substrate (glass). The vacuum system is conformed by a turbo-molecular pump that allows vacuum pressures in the order of 10-5 mbar., two pressure sensors and a controller of pressure. An electrical system formed by three power supplies. One source is used to produce glow discharges in order to realize a cleaning before the film growth. Other source to generate the pulsed arcs that contain a RLC circuit (R=0.54, L=2.3 mH C=54 ) and a DC source to charge the banc of capacitors until the suitable voltage and then to discharge it between the electrodes. The last source is a trigger of high voltage (20 KV.) used to ignite the discharge. The equipment has an automatized system that allows controlling each process parameter. The films were grown by varying the voltage between 160 and 260 V, the pressure between 0.5 and 1.5 mbar, and the number of shots between 2 to 9. The coatings were characterized in their crystalline structure, present phases, red lattice and texture coefficient by using the X ray diffraction technique. It was found that the material produced has an hexagonal crystalline structure with orientation in planes (002) and (103). Moreover, it was observed that the lattice parameter has smooth variations comparing with it reported by the authors. Also it was fount that the films have a high crystallographic structure on the direction (002). By using Scanning electron microscopy it was realized morphological characterization of the films, observing the presence of micro-droplets, which are due to the arc techniques. It was measured the thickness of the films finding values in the order of hundred of nanometers. By means of EDS it was studied the elemental chemical composition of the coatings and the material of the substrate (Zn, O, Ca, Si, K and Mg). Atomic Force Microscopy (AFM) was used in order to calculate morphological properties like grain size (0.529 mic) and roughness (98.6 Ams). The electrical properties were analyzed by using the four point method. This property was measured for films produced as a function of the voltage, the pressure and the number of shots, determining the behavior in each case. In order to study the optical properties it was used the spectrophotometry technique, determining the transmittance of the films as a function of the same parameters than the electrical properties case and again the results were analyzed its behavior.

Tipo de documento:Tesis/trabajos de grado - Thesis (Maestría)
Colaborador / Asesor:Arango Arango, Pedro José
Palabras clave:ZnO; Películas conductoras; Transparentes; Conductividad; Transmutancia
Temática:5 Ciencias naturales y matemáticas / Science > 53 Física / Physics
Unidad administrativa:Sede Manizales > Facultad de Ciencias Exactas y Naturales
Código ID:1195
Enviado por : Biblioteca Digital Universidad Nacional de Colombia - Sede Manizales
Enviado el día :04 May 2010 16:02
Ultima modificación:17 Oct 2012 17:15
Ultima modificación:17 Oct 2012 17:15
Exportar:Clic aquí
Estadísticas:Clic aquí
Compartir:

Solamente administradores del repositorio: página de control del ítem

Vicerrectoría de Investigación: Número uno en investigación
Indexado por:
Indexado por Scholar Google WorldCat DRIVER Registry of Open Access Repositories OpenDOAR Metabiblioteca BDCOL OAIster Red de repositorios latinoamericanos DSpace BASE Open archives La referencia Colombiae Open Access Theses and Dissertations Tesis latinoamericanas CLACSO
Este sitio web se ve mejor en Firefox