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Además de su uso en aplicaciones ópticas, los materiales con un amplio ancho de banda como el carburo de silicio (SiC), nitruro de silicio (Si3N4) o nitruro de aluminio (AlN) son de creciente interés en investigación y desarrollo para su uso en fotocatálisis. Esto se debe a que estos materiales exhiben una alta resistencia a la corrosión en medios catalíticos entre otras propiedades como un alto voltaje de ruptura, en contraste con los semiconductores usuales GaAs y Si. Adicionalmente, un amplio ancho de banda permite la transmisión de luz en el espectro visible. Actualmente es posible obtener SiC amorfo hidrogenado mediante la técnica de pulverización catódica de radiofrecuencia (RF sputtering) en una atmosfera rica en hidrógeno, o por deposición de vapores químicos mejorada con plasma (PECVD) usando una mezcla de silano (SiH4) y metano (CH4). Una posible aplicación del carburo de silicio amorfo hidrogenado (a-SiC:H) es su uso como foto-electrodo para dispositivos foto electro-químicos en la producción de hidrógeno por electrólisis del agua utilizando luz solar así como también para el tratamiento y descontaminación de aguas. El presente proyecto tiene el objetivo principal de producir películas delgadas amorfas de SiC:H mediante la técnica de pulverizaci;on catódica. Subsecuentemente se llevará a cabo el estudio electroquímico del fenómeno de fotocorrosión de dichas películas en medios acuosos frente a su uso como fotoelectrodo para la producción de hidrógeno por electrólisis. Las técnicas electroquímicas a emplear involucran curvas de corriente potencial, espectroscopía de impedancia electroquímica (EIE) así como la microbalanza electroquímica de cristal de cuarzo (EQCM). Adicionalmente los cambios en la morfología de la superficie, estructura y propiedades ópticas de dichos materiales serán caracterizadas a través de diversas técnicas como microscopía de fuerza atómica, espectroscopía Raman y espectroscopía de transmisión UV-VIS.
Participantes:
Instituciones participantes:
Las películas mono-cristalinas semiconductoras de materiales con un amplio ancho de banda como carburo de silicio (c-SiC) o nitruro de aluminio (c-AlN) son de creciente interés en investigación y desarrollo para aplicaciones ópticas [Steckel]. Esto se debe principalmente a sus extraordinarias propiedades, como son su alto voltaje de ruptura y conductividad térmica, en contraste con los semiconductores usuales como GaAs y Si. Así mismo, un amplio ancho de banda permite la transmisión en todo el rango visible, lo cual es la base para aplicaciones optoelectrónicas. Las contrapartes amorfas (a-SiN y a-AlN) tienen la ventaja de ser producidas de manera simple y menos costosa que las cristalinas, sin la desventaja de perder importantes propiedades propias de los cristales. Adicionalmente, hay aspectos que difieren del caso cristalino. Por ejemplo, el control del dopaje para manipular sus propiedades ópticas y eléctricas a través de la saturación de en laces libres con hidrogeno en un proceso de deposición reactivo, u oxígeno en un proceso de saturación por difusión ex situ. En este proyecto se producirán películas delgadas de carburo de silicio hidrogenado (a-SiC:H) por pulverización catódica de radiofrecuencia reactiva. Y se analizará su estabilidad ante la exposición del medio ambiente. La caracterización óptica se realizará a partir de medidas espectroscópicas de transmisión en el rango ultravioleta y visible (espectroscopia UV-VIS) y en el infrarojo (espectroscopia FTIR). El ancho de banda se investigará en función de tratamiento térmico, concentración de hidrogeno y de oxígeno. Así mismo se investigarán las propiedades eléctricas a través de espectroscopia de impedancia.
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