Síntesis y caracterización de películas delgadas conductoras de óxido de estaño dopado con flúor

Abstract

En este trabajo de investigación se reporta la síntesis y caracterización de películas delgadas de SnO2 preparadas por la técnica de Rocío Pirolítico, dopadas a diferentes concentraciones de flúor, para su posible aplicación como óxidos conductores transparentes, los cuales tienen un amplio uso en la industria electrónica, arquitectura y el área de los sensores, entre otras. Las películas fueron caracterizadas mediante las técnicas de espectroscopia UV-Vis y el método Kelvin, o de las cuatro puntas; los espesores se midieron utilizando un analizador de imágenes marca Leco AI32. Las muestras fueron sintetizadas a partir de una solución precursora de SnCl2:2H2O disuelto en HCl. Se sintetizaron películas con diferentes concentraciones de la solución precursora eligiéndose la concentración que mostró la mayor transmitancia y la menor resistencia por cuadro, la cual correspondió a 2 mol/l. El dopaje de estas muestras se realizó agregando HF a la solución precursora a las concentraciones de 0,1; 0,3; 0,4 y 0,6 mol/l. Los principales resultados muestran que la resistencia por cuadro de las películas intrínsecas disminuyó con la presencia de flúor como dopante. También se observó un incremento en la resistencia de las muestras dopadas al aumentar la concentración de flúor, aumentando también el espesor de las muestras. Este comportamiento afectó la transmitancia de las muestras la cual disminuyó desde valores cercanos al 90% hasta 80% para las muestras de mayor dopaje y mayor espesor. Todas las muestras presentaron transmitancias superiores al 80%. La reflectancia de las muestras fue del orden del 10%. Las constantes ópticas examinadas de las muestras, coeficiente de absorción, constante de extinción o amortiguamiento e índice de refracción, y sus constantes eléctricas correlacionadas, constantes dieléctricas real e imaginaria, fueron estimadas en el rango UV-vis, mostrando un comportamiento tanto cualitativo como cuantitativo acorde con valores reportados en la literatura para películas de SnO2 dopado con flúor. Las películas que mostraron la mejor prestación óptica-eléctrica, de acuerdo con los criterios establecidos para este trabajo, fueron las dopadas a la concentración de 0,1 mol/l con una transmitancia del 92,45%, una resistencia por cuadro de (116,7 ± 0,1) Ω/□, un espesor de (14,32 ± 0,02) nm y una figura de mérito de 3,90×10-3 Ω-1.