Estudio estructural, morfológico, óptico y eléctrico del electrodepósito y horneado de SnSe en diferentes condiciones

Abstract

Resumen En este trabajo se presenta un análisis comparativo realizado a 3 películas delgadas de seleniuro de estaño (SnSe) obtenidas por la técnica de electrodepósito con y sin burbujeo de nitrógeno (N2) en la superficie del electrolito. Los depósitos se realizaron a -0.7 V, -0.8 V y -0.9 V vs. Ag/AgCl durante 60 minutos, un vidrio conductor de óxido de estaño dopado con flúor (FTO), se empleó como electrodo de trabajo, un electrodo de cloruro de plata (Ag/AgCl) como electrodo de referencia, el cual tiene contiene KCl 3M y una malla de platino como contraelectrodo. Los depósitos se realizaron sin y bajo burbujeo continuo de nitrógeno en la superficie del electrolito para expulsar el oxígeno libre en ella. Por último, 2 de las 3 películas fueron enjuagadas y horneadas a 55 °C durante 30 minutos en atmósfera de aire y presencia de selenio en polvo. Las películas de SnSe formadas con y sin tratamiento térmico fueron caracterizadas por espectroscopía UV-Visible (UV-Vis), microscopía de fuerza atómica (AFM), difracción de rayos X (DRX), espectroscopía Raman, microscopía electrónica de barrido (SEM), espectroscopía de dispersión de energía de rayos X (EDXS) y espectroscopia de impedancia electroquímica (EIS). Por medio del modelo de Tauc se encontró que los valores de ancho de banda prohibida están en el rango de 1 a 1.5 eV. Por medio de espectroscopia Raman se observaron los modos vibracionales característicos para SnSe y SnSe2. En AFM se observó un tamaño de grano promedio que va de los 180 nm a 370 nm, el cual se comprobó por medio de SEM. Además, por medio de XRD fue posible encontrar las fases ortorrómbicas del SnSe y hexagonal del SnSe2. Se encontró un tamaño de cristalita de 27.24 nm a un potencial de -0.8 V vs Ag/AgCl. En la medición de fotorrespuesta, se obtuvo una mejor respuesta cuando la película del SnSe fue depositada en un potencial de -0.8 V vs. Ag/AgCl. Se encontró que fue más conveniente el depósito con burbujeo constante de nitrógeno, ya que permitió una mayor cantidad de material comparado con cuando no se burbujeó. Además, el aplicar un horneado permitió superficies menos rugosas. Se modelaron los circuitos equivalentes de las muestras obtenidas y se determinó la conductividad del material, en la que se encontró que era de tipo n en la mayoría de las muestras.