Determinación de propiedades eléctricas, ópticas y estructurales de mezclas nanoestructuradas de Fe2O3/CuxS obtenidas por deposición por láser pulsado (PLD)

Abstract

En este trabajo se describe el procedimiento de síntesis de películas de Fe2O3 con CuxS producidas por medio de deposición por láser pulsado y se estudian sus propiedades morfológicas, estructurales, ópticas y eléctricas, con el objetivo de encontrar un material viable para su uso en un transistor eléctrico. Experimentalmente se realizó el depósito individual de películas de Fe2O3 y CuxS y se calculó la relación entre grosor de película por cantidad de pulsos del equipo, a partir de la cual se generó un programa de depósito secuencial. Seguidamente se produjeron tres mezclas de Fe2O3 y CuxS, aumentando gradualmente la concentración de CuxS para obtener películas con 25%, 50% y 75% en concentración por volumen de CuxS. Se determinó el grosor de las películas utilizando un perfilómetro. Se hizo una caracterización morfológica por medio de MEB y Mapeo elemental, para buscar información referente a su estructura, se analizaron las muestras por XPS y XRD, además de hacer pruebas eléctricas como 4PP y Hall effect para determinar su resistividad, concentración y tipo de portadores. Los resultados muestran un grosor homogéneo en las películas obtenidas, las imágenes de MEB y Mapeo revelan la formación de cristales de CuxS rodeados de Fe2O3, esto se confirma con el espectro de difracción de rayos X, donde se muestra una señal de ambos componentes, la cual se mueve al disminuir la concentración de Fe2O3 y consta de un solo pico, lo cual sugiere una orientación preferencial. El análisis de XPS muestra la presencia de Fe+3 y O-2 en forma de óxido metálico, lo que confirma la presencia de Fe2O3. También se encontró que la señal Cu 2P3/2 en 932,2 eV y S 2P3/2 a 162,05 eV podría atribuirse a de CuxS. En cuanto a las propiedades eléctricas, la resistividad disminuye y la concentración de portadores aumenta a medida que disminuye la cantidad de Fe2O3, esto coincide con la naturaleza de las muestras, al ser el Fe2O3 un material más resistivo que el CuxS. Basándose en estos resultados se concluye que bajo la técnica de PLD se pueden obtener películas uniformes y con buen control de dimensiones, el material obtenido es policristalino y contiene en parte una solución sólida, junto a cristales puros, tiene capacidad de conducción a altas concentraciones de CuxS y es resistivo a bajas, lo cual lo hace un material modulable para posibles aplicaciones electrónicas.