Propiedades de detección óptica y de metanol de una película delgada de ZnO dopada con Al
DOI:
https://doi.org/10.37636/recit.v7n4e375Palabras clave:
Películas de ZnO, Dopaje de aluminio, ; Transmitancia óptica, Reducción de la banda prohibida, Conductividad eléctrica, Sensibilidad del sensor de gasResumen
El estudio investiga las propiedades ópticas y eléctricas de películas de óxido de zinc (ZnO) dopadas con aluminio (Al) y sin dopar, centrándose en su rendimiento como sensores de gas y sus posibles aplicaciones. El análisis óptico, realizado mediante espectrofotometría UV-visible, revela que las películas de ZnO dopadas con Al al 1 % exhiben la transmitancia más alta del 91 %, lo que indica una claridad óptica superior y su idoneidad para aplicaciones como electrodos de células solares. Por el contrario, las películas de ZnO dopadas con Al al 3 % muestran una transmitancia significativamente menor debido al aumento de la dispersión de la luz y la absorción de fotones. La brecha de banda de las películas de ZnO disminuye con mayores concentraciones de dopaje de Al, de 3,3 eV para ZnO sin dopar a 3,15 eV para ZnO dopado con Al al 3 %, lo que sugiere una conductividad eléctrica mejorada debido a la brecha de banda reducida. Los datos del coeficiente de extinción demuestran que el ZnO dopado con Al al 2 % tiene el coeficiente de extinción más alto, lo que refleja propiedades mejoradas de absorción y dispersión de la luz. La caracterización eléctrica a través de curvas I-V indica que las películas de ZnO dopadas con Al al 1 % tienen una corriente más alta (121 µA) en comparación con las no dopadas (431 µA) y mayores concentraciones de dopaje, atribuidas a una mayor concentración y movilidad de portadores. Las pruebas de sensibilidad muestran que las películas de ZnO dopadas con Al al 2,5 % exhiben la mayor sensibilidad al vapor de metanol, con una reducción significativa en la resistencia en comparación con las películas de ZnO dopadas con Al al 0,5 %. Las mediciones de resistencia con volúmenes de metanol variables revelan una rápida disminución al introducir el gas, estabilizándose y luego aumentando a medida que se elimina el gas. El análisis de sensibilidad indica que 100 µL de metanol proporciona la mayor sensibilidad (97 %) a 60 °C, mientras que las películas de ZnO dopadas con Al al 2 % muestran una sensibilidad constante a 60 °C y 100 °C, pero no a 80 °C.
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