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Synthesis, characterization and application of porous silicon decorated with TiO₂ in electronic devices and sensors
Abel Garzón Román
CARLOS ZUÑIGA ISLAS
ENRIQUE QUIROGA GONZALEZ
Acceso Abierto
Atribución-NoComercial-SinDerivadas
Silicio poroso
Dióxido de Titanio
Oscilador de relajación
Fotosensor
In this work, heterostructures of titanium dioxide with porous silicon were fabricated. The porous silicon was prepared by Metal-Assisted Chemical Etching (MACE), and TiO₂ was deposited using a straightforward method called solvothermal synthesis. It was possible to modulate the morphology and optical characteristics of TiO₂ by varying the concentration of the precursor, the kind of solvent, and adding up metal dopants. The morphology of the TiO₂ particles deposited on the walls of porous Si could be modulated from elongated particles to nanoflakes by varying the precursor concentration. On the other hand, their morphology is flake-like, semi-spherical, and sea urchin-like, for methanol, ethylene glycol, and acetone respectively, and it could change from cauliflower-like and nanocubes when going from Cu to In as dopants. The particle size also varies with the precursor concentration; the size is smaller for lower concentrations, producing that the bandgap and emission energy increase. Raman spectroscopy and x-ray diffraction patterns revealed the crystalline phase structure of TiO₂, which corresponds to anatase or rutile. The photoluminescence spectra showed broad-bands around 2.9 eV, which can be related to oxygen vacancies. Additionally, a blue shift was observed in the photoluminescence spectra depending on the synthesis conditions.
En este trabajo se fabricaron heteroestructuras de dióxido de titanio con silicio poroso. El silicio poroso se preparó por grabado químico asistido por metal (MACE por sus siglas en inglés), para el depósito del dióxido de titanio se usó un método simple llamado síntesis solvotérmica. Fue posible modular la morfología y las características eléctricas del dióxido de titanio, variando la concentración del precursor, el tipo de solvente y agregando metales como dopantes. La morfología de las partículas de TiO₂ depositadas en las paredes del silicio poroso puede ser modulada de partículas alargadas a nanohojuelas variando la concentración del precursor. Por otra parte, usando metanol, etilenglicol y acetona se obtuvieron formas como hojuelas, semiesferas y erizos de mar respectivamente, y las nanoestructuras cambiaron de coliflores a nanocubos al introducir Cu o In como dopantes. El tamaño de las partículas también varía con la concentración del precursor; el tamaño es menor para bajas concentraciones, lo que hace que la energía de banda prohibida y la energía de emisión luminiscente se incremente. Espectroscopía Raman y difracción de rayos X revelaron la fase cristalina del TiO₂, lo que corresponde a una fase rutilo o anatasa. Los espectros de fotoluminiscencia mostraron bandas luminiscentes alrededor de 2.9 eV, lo que corresponde a vacancias de oxígeno.
Instituto Nacional de Astrofísica, Óptica y Electrónica.
2022-04
Tesis de doctorado
Inglés
Estudiantes
Investigadores
Público en general
Garzón Román, Abel, (2022), Synthesis, characterization and application of porous silicon decorated with TiO₂ in electronic devices and sensors, Tesis de Doctorado, Instituto Nacional de Astrofísica, Óptica y Electrónica.
ELECTRÓNICA
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