Tesis Doctorado
Crecimiento electroquímico de nanohilos de metales (ni y co) y semiconductores (znte y cdte) sobre membrana de alúmina altamente ordenadas
Autor
Cortés-Rojas, Andrea
Institución
Resumen
El objetivo general de este proyecto de tesis es la obtención, por métodos
electroquímicos, de arreglos altamente ordenados de nanohilos de metales
(níquel, cobalto), y semiconductores (ZnTe, CdTe), utilizando membranas
nanoporoSaS de óxido de aluminio como moldes. La motivación de esta
investigación se enmarca en el ámbito de las interesantes propiedades de los
nanohilos de los metales considerados, tales como la cuantizacón de la
conductividad eléctrica (en unidades de e 2/h) así como valores pequeños, incluso
negativos de la permitividad presentando comportamiento similar a los materiales
con band gap ópticos y sus interesantes propiedades magnéticas. Por otro lado,
los semiconductores como ZnTe y CdTe son atractivos por sus aplicaciones en
dispositivos fotovoltaicos, optoelectrónicos y electro¡ uminiscenteS, siendo muy
poco estudiada la síntesis electroquímica de nanohilos de este tipo de material.
Para la obtención de nanohilos se seleccionó la electrodeposición sobre
nanoporOs de óxido de aluminio anódico (AAO, Anodic Aluminlum Oxide), que
actúa como molde, debido a que presenta ventajas sobre los métodos litográficos.
Estos últimos necesitan equipamiento de alto costo y no es posible arreglos de
nanohilos sobre grandes áreas en una sola operación. Las AAO tienen la ventaja
de poseer poros ordenados hexagonalmente con una densidad de 1010
poros cm 2
. Estos se disponen paralelamente en la matriz, además, el control del
diámetro y largo de los poros permite obtener nanohilos con geometría fijada por
las características de las AAO. Por otra parte, el método de Electro-Deposición
(ED) para obtener nanohilos de metales y semiconductores presenta las
siguientes ventajas: equipamiento simple y de bajo costo, el llenado de los poros
es homogéneo desde el fondo del molde hacia la superficie, es posible controlar el
largo de los nanohilos a través del control de la carga eléctrica total pasada
durante el proceso, regulando de esta forma su razón de aspecto (razón entre el
largo y el diámetro). Además, se puede modular la estequiometría de los
semiconductores compuestos a partir del potencial aplicado. Fueron estudiadas las condiciones experimentales involucradas en el
proceso de anodizado de aluminio, en medio ácido, para obtener membranas de
AAO, para ser empleadas como molde en la formación electroquímica de los
nanohilos, y la caracterización de los moldes obtenidos mediante Microscopia de
Fuerza Atómica (AFM) y Microscopía de Barrido Electrónico (SEM) para
determinar sus características: orden de la estructura porosa, diámetro de poro y
espaciamiento interporo, principalmente. A partir de este estudio se establecieron
los parámetros más adecuados para obtener AAO con poros altamente
ordenados.
Asimismo, se estudió el efecto de los parámetros de electrodeposición en la
síntesis de nanohilos de Ni y Co, en sus propiedades principalmente sobre su
orientación cristalográfica. Para esto, se realizaron depósitos de Ni y Co utilizando
moldes de AAO previamente sintetizados y se variaron parámetros como:
potencial aplicado, pH del electrolito, temperatura del baño y la presencia de
cloruro en el medio. El proceso fue seguido a través de desarrollados transientes
corriente/tiempo (i/t) durante el proceso de formación de los nanohilos. A partir de
esto, se pudieron modificar las características cristalográficas de los nanohilos al
cambiar los parámetros de síntesis de éstos, obteniendose nanohilos de Ni
monocristalinos con una fuerte orientación en el plano (111) no informada
anteriormente en la literatura. Los nanohilos obtenidos fueron caracterizados por
Difracción de Rayos X (XRD), SEM, Espectroscopia de Dispersión de Electrones
(EDS), Microscopía de Transmisión de Electronica (TEM). Además, se realizaron
medidas magnéticas, lo que apuntó a explotar sus futuras aplicaciones como
dispositivos magnéticos a escala nanométrica.
De igual forma, se estudiaron los parámetros experimentales involucrados
en la síntesis de nanohilos de los semiconductores ZnTe y CdTe sobre sus
propiedades. En este caso, se propuso estudiar el efecto de la adición de ácido
cítrico en el baño electrolítico que contiene los precursores de Te (Te0 2 ) y de M
(MSO4 , M: Cd, Zn) por medio de Voltametría Cíclica (CV) y luego se realizó un
estudio previo de la formación de películas delgadas de ZnTe y CdTe para
establecer de esta forma el intervalo de potencial adecuado para la electrode posición de estos materiales con composición cercana a la
estequiometría y, a partir de estos resultados, estudiar la preparación de nanohilos
en MO. El objetivo de este estudio fue poder obtener nanohilos de
semiconductores con características diferentes a las presentes en el material
macizo (películas), principalmente, en lo que se refiere a la orientación
cristalográfica, logrando obtener nanohilos de ZnTe. Las películas y los nanohilos
fueron caracterizados por medio de XRD, SEMI EDS. PFCHA-Becas Doctor en Ciencias Mención en Química 210p. PFCHA-Becas TERMINADA