materiales_semiconductores

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  • 8/15/2019 materiales_semiconductores

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    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;

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    .

    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

    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

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    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

    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

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    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

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