Efectos de la excitación incidente en la fotoluminiscencia basada en ZnO

Área de la Ciencia:

• Ciencia de Materiales
• Física del Estado Sólido
• Optoelectrónica

Sus antecedentes:

• El óxido de zinc (ZnO) es un semiconductor con propiedades luminiscentes significativas.
• El ZnO exhibe distintas bandas de emisión UV (excitónicas) y visible (relacionadas con defectos).
• Comprender la recombinación radiativa del ZnO es crucial para sus aplicaciones.

Objetivo del estudio:

• Investigar la dinámica de recombinación radiativa del ZnO:Zn.
• Analizar la influencia de la fuente de excitación, la irradiancia y el ancho de pulso en la luminiscencia del ZnO.
• Diferenciar entre las vías de emisión de excitones y de defectos.

Principales métodos:

• Excitación de polvos de ZnO:Zn utilizando un LED UV (365 nm), un láser Nd:YAG pulsado (tercer armónico) y rayos X de sincrotrón.
• Variación de los niveles de irradiancia (0.02-0.08 W/cm² para LED, ~10⁴-10⁶ W/cm² para láser) y anchos de pulso (continuo a 16 ns).
• Análisis espectral de la emisión bajo diferentes condiciones de excitación.

Principales resultados:

• La excitación por LED UV mostró luminiscencia de defectos lineal pero mejoró la emisión de excitones con una disminución del ancho de pulso.
• La excitación por láser pulsado condujo a una recombinación bimolecular, favoreciendo una emisión de excitones más fuerte sobre la emisión de banda visible.
• La excitación por rayos X de sincrotrón resultó en una mayor emisión de sitios de defectos en relación con la emisión de excitones debido a la iluminación continua y una penetración más profunda.

Conclusiones:

• Las condiciones de excitación impactan significativamente el equilibrio entre la luminiscencia mediada por excitones y por defectos en ZnO:Zn.
• El ancho de pulso juega un papel crítico en la mejora de la emisión de excitones, incluso a bajas irradiancias.
• Las características de emisión del ZnO son sintonizables controlando los parámetros de excitación, ofreciendo vías para la optimización del material.