Síntesis y caracterización de un complejo de zinc para su empleo como precursor unimolecular en el proceso CVD

Abstract

RESUMEN: En el presente trabajo se propuso la síntesis del complejo [Ph2P(S)NP(S)Ph2]2Zn como única fuente de Zn y S para su empleo como precursor en la obtención de películas de ZnS mediante el proceso CVD. El precursor se caracterizó por espectroscopía infrarroja por transformada de Fourier (FT-IR), espectrometría de masas por impacto electrónico (EM-IE+), resonancia magnética nuclear (RMN), análisis termogravimétrico (DSCTGA) y difracción de rayos X de monocristal (DRX-monocristal). Bajo las condiciones de síntesis realizadas en el laboratorio y mediante la reacción con el ligando iminobis(difeniltiofosfina), se obtuvo el complejo bisquelato [Ph2P(S)NP(S)Ph2]2Zn que fue caracterizado por FT-IR y RMN confirmando la estequiometria del mismo. A través de los estudios de DRX-Monocristal se resolvió la estructura del complejo que presentó una coordinación tetraédrica con el zinc por medio de los dos ligandos bidentados, formando así dos espirociclos inorgánicos. El complejo [Ph2P(S)NP(S)Ph2]2Zn presenta además un sistema cristalino triclínico con un grupo espacial P-1 confirmando la obtención del complejo. Posteriormente, el complejo bis(bis(difeniltiofosfina)imino)zinc (II) se empleó como precursor para el depósito de películas delgadas a través del proceso CVD. Las películas obtenidas se caracterizaron por difracción de rayos X (DRX), espectrometría por energía dispersiva (EDS), espectroscopía por ultravioleta-visible (UV-Vis), microscopía de fuerza atómica (AFM) y microscopía electrónica de barrido (MEB). Los estudios preliminares indicaron que las condiciones experimentales de depósito y el precursor favorecieron la formación de Zn(PO3)2 no del ZnS que se pretendía obtener. Sin embargo, el uso del complejo [Ph2P(S)NP(S)Ph2]2Zn como precursor resultó ser conveniente para la obtención de las películas delgadas a través del proceso CVD.

ABSTRACT: In this work was developed the [Ph2P(S)NP(S)Ph2]2Zn complex as a source of Zn and S to use it like a single precursor to obtain thin films of ZnS by CVD process. This precursor was characterized by fourier transformed infra-red spectroscopy (FT-IR), mass spectroscopy by electronic impact (MS-EI+), nuclear magnetic resonance (NMR), thermogravimetric analysis (DSC-TGA) and single crystal X-ray diffraction (XRD-single crystal). The performed synthesis in the laboratory and the reaction with iminobis(diphenylthiophosphine) ligand let it obtain the [Ph2P(S)NP(S)Ph2]2Zn bisquelate complex, which was characterized by FT-IR and NMR to confirm the stoichiometry of the complex. Through the studies of single-crystal XRD, the structure of the complex obtained was a tetrahedral coordination with the zinc though bidentade ligands formed by two inorganic spirocycles. Moreover, the complex [Ph2P(S)NP(S)Ph2]2Zn presents a triclinic crystal system with a space group P-1, these results confirm the presence of the complex. In addition of the precursor synthesis, several proofs were developed to obtain the ZnS thin films by chemical vapour deposition method (CVD). These samples were characterized by X-ray diffraction (XRD), energy dispersive spectroscopy (EDS), ultraviolet-visible spectroscopy (UV-Vis), atomic force microscopy (AFM) and scanning electron microscopy (SEM). The preliminary results indicated that the experimental conditions of deposition and the precursor favoured the formation of Zn(PO3)2 and not ZnS which was the original purpose. However, the use of the complex bis(bis(diphenylthiophosphine)imine)zinc (II) as precursor was successful to obtain thin films by chemical vapor deposition.