materiales_semiconductores
TRANSCRIPT
-
8/15/2019 materiales_semiconductores
1/6
Preparación de materiales semiconductores
Luis Carlos Serrano 200813472
Renesteban Forero
Resumen
La síntesis de tres semiconductores ZnS, CdS, Bi2S3, permitió el
análisis de la variación del valor de cada uno de sus Eg, según la
diferencia de electronegatividad entre el catión y el anión. Con esto se
determinó de esta manera las distancias entre la anda de valencia y
la anda de conducción, y comparndolas con la teoría! "n esta
prctica se obtu#ieron #alores bastante cercanos a los esperados!
Comprobando $ue una de las t%cnicas ms sencillas para preparar
semiconductores es a tra#%s de lminas!
Palabras claves: Semiconductor, andas de valencia y andas
conductoras
!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
Introducción
los principales grupos de materiales
semiconductores son las pel"culas
delgadas semiconductoras. #ainvestigación $ue se reali%a en este
campo consiste en la faricación de
pel"culas mediante la t&cnica de
deposición por a'o $u"mico (CB)*+
las especies $u"micas comúnmente
usadas con la t&cnica (CB)* son
sulfuros y seleniuros de core,
cadmio, %inc y n"$uel.
#a t&cnica (CB)* si ien ofrece gran
facilidad de s"ntesis mani-esta un
prolema fundamental en el control
de la concentración del anión $ue
tenido el 2/ de aril 2000 en
1ttpenlaceacademico.uson.m45
2)6)6!semicondinorg
dee precipitar. 6or esto se utili%a
una reacción de intercamio como
la siguiente
AX +Y ⇌ A+ XY
)e esta manera el anión 7 es
lierado controladamente para
reaccionar con el comple8o metálico
para producir el deseado
semiconductor2
M n+ L p⇌ M n A+ pL
2 Jorge Ibanez; Flora Gomez;
Ivonne Konik; Diane Lozano+ et
al. & C'em "du /9 ::/ 20;
-
8/15/2019 materiales_semiconductores
2/6
.
Procedimiento
En tres vasos de precipitados de0ml , se prepararon las siguientes
me%clas para cada tipo de
semiconductor
. Mezcla de !n"#$ Se
adicionó ml de 0, = de
tioacetamida, ml de
solución de ZnS9 de 0,= y
-nalmente se agregó ,;ml
de una solución de >?3 @=.
2. Mezcla de %d"#$ Se
adicionó ml de 0, = de
una solución de sulfato de
cadmio, mas ml de
tioacetamida 0, = y
-nalmente 2 ml de >?3 @=.
3. Mezcla de &i'"(#$ Se
preparó la me%cla con ;0mg
de Bi(>3*2, 3 ml de
trietanolamina, y ml de
agua , con agitación
constantes. El -ltrado se
separó al vaso de 0 ml y se
adicionó ,; ml de
tioacetamida 0, = más ,0
ml de >?3 @=.
#as me%clas de CdS A ZnS se
sometieron a un calentamiento de
≈750
C con constante agitación.
=ientras $ue la me%cla de Bi2S3 se
sometió a un calentamieonto de
≈800
C
na ve% trascurrido un tiempo
considerale se tomaron pe$ue'os
tro%os de vidrio y se sumergieron en
cada solución 1asta otener -nas
capas de los semiconductores, loscuales fueron caracteri%ados por
espectroscopia
-
8/15/2019 materiales_semiconductores
3/6
na de las posiles ra%ones por la
cual no fue posile la s"ntesis del
&i'"( es deido a la naturale%a
misma de la s"ntesis del &i'"( el cual es
sintetatisado cuando el bismuto forma un
comple8o con la trietanolamina, $ueademás es astante solule en
agua.cuando se me%cla con la
tioacetamida y el amoniaco se logra
$ue el p? sea astante ásico,
previniendo la reacción del sulfuro
generado para producir sulfuro de
1idrogeno, o su posile o4idación a
sulfatos. 6ero principalmente se da
una generación controlada del
sulfuro de ismuto sore la placa,
pues esta se da a medida $ue se
evapora el solvente y se dan las
reacciones de desacomple8ación del
metal y producción del sulfuro.
S
NH2CH3
+H2O+
O
NH2CH3
+Bi3+
2
7l averiguar en la literatura se
encontró $ue el ps del sulfuro de
ismuto es muy a8o a condiciones
estándar (
kps sulfuro de Bismuto=1,6 x 10−72
*,
por lo cual era de considerale
importancia mane8ar altas
temperaturas para garanti%ar su
soluilidad y precipitación a medida
$ue se soresatura la solución al
evaporar solvente paulatinamente.
Sin emargo este último proceso seefectuó de manera incompleta y es
por eso $ue no fue posile una
deposición 1omog&nea sore la
placa.
+ !n"* 32/nm
+ %d"* 90;nm
+ &i'"(* /2:nm
,n-lisis
Eg=h v g=h c
λg
6,626 x10−34
Eg=¿ Fs*(2,::G
1eV /602 x 10−19
J
nms−1¿¿ *+g H (290
+g*e.
Iala .
"% J /ge.# %olo
r/0per$
1eóri
co!n" 32/ 3,/:
2
3,9 Blanco
%d" 90; 3,0@
2
2,92 7marillo
&i'"( /2: ,/0 ,9/ >egro
Grafcas Absorb Vs Long. Onda
-
8/15/2019 materiales_semiconductores
4/6
Kra-ca . %d"
Kra-ca 2. %d"
Kra-ca 3. &i'"(
6ara calcular el Eg para las tresmuestras semiconductoras
traa8adas en el laoratorio, se
calcula el punto donde 1ay un
camio rusco de cada gra-ca
otenida de 7BS. s longitud de
onda. Esto se reali%a 1aciendo dos
l"neas tangentes, donde la
intersección mostró el valor de la
longitud de onda asorida por el
semiconductor.
Aa $ue, Eg es la medida de la
energ"a re$uerida para transferir un
electrón del la anda de valencia
(7nión* a la anda de conducción
(catión*. Cuando Eg es pe$ue'o las
andas se encuentran cerca, esto
$uiere decir $ue los oritales sin
ocupar del metal están casi en la
misma energ"a $ue los oritales
ocupados del sulfuro. Entre menordiferencia de electronegatividades,
las andas estarán mas unidas.
(ZnSLCdSLBi2S3*.
El color mostrado por cada
semiconductor se puede e4plicar
por el gran valor de Eg $ue
demuestra $ue el compuesto no
asore en la región del visile,
al contrario reMe8a la lu%. (ZnS
lanco*. )e otra manera se puede
ver como un compuesto asore
todas las longitudes de onda y poresto muestra un color casi negro
(Bi2S3*.
%onclusión$
Se anali%o las capacidades de
conducción de tres semiconductores
conocidos, midiendo su Eg,determinando la energ"a $ue cada
semiconductor necesita para
conducir electricidad. )e-niendo de
esta manera $ue un semiconductor
como los traa8ados, conducen en la
región del
-
8/15/2019 materiales_semiconductores
5/6
-
8/15/2019 materiales_semiconductores
6/6