Títol: PREPARACIÓ I CARACTERIZACIÓ DE CAPES FINES DE SEMICONDUCTORS TERNARIS DE ZnO AMB  ELECTRODEPOSICIÓ
Autora: Mª Dolores Tortosa Jorques
Directors: Bernabé Marí Soucase, Miguel Alfonso Mollar García
Universitat Politècnica de València
Centre de realització: Departamento de Física Aplicada

SUMARI
    L’objectiu de la present tesi és la síntesi de materials ternaris basats en l’òxid de zinc (ZnO), mitjançant la tècnica d’electrodeposició. Per primera vegada, s’han sintetitzat els compostos ternaris de  Zn1-xCdxO, Zn1-xCoxO y Zn1-xMnxO en forma de capes fines per aquest procediment electroquímic. Els materials obtinguts presenten interessants aplicacions optoelectròniques, fotovoltaiques i magnètiques. 
   L’electrodeposició s’ha realitzat dins una cel·la electroquímica de tres elèctrodes. L’electròlit utilitzat ha estat dimetilsulfòxid (DMSO) amb una dissolució de KClO4 0.1 M. Les condicions òptimes definides a partir de l’estudi volta mètric son: 90ºC de temperatura i un potencial de -0.9V. Els precursors de la dissolució són  ZnCl2, CdCl2, CoCl2 i MnCl2 dissolts en presència de oxigen en saturació. 
      Els materials dipositats s’han estudiat mitjançant diverses tècniques de caracterització:
* La Difracció de Rajos X (XRD) i  l’Espectroscòpia de Dispersió Raman per a avaluar el tipus d’estructura cristal·lina i la qualitat de les mostres dipositades.
* L’Espectroscòpia  d’Energia Dispersiva (EDS) per a identificar la composició química de les pel·lícules. 
* La microscòpia electrònica d’escaneig (SEM) per a estudiar la morfologia.
* La microscòpia de força atòmica (AFM) per a l’estudi de les característiques de la superfície.

   També s’han realitzat diferents mesures de caracterització òptica i magnètica:

* La transmitància para estudiar las  propietats òptiques de les capes dipositades.
* La susceptibilitat magnètica per a estudiar la resposta magnètica dels materials.

   Els resultats mostren la síntesi de capes fines dels compostos de Zn1-xCdxO, Zn1-xCoxO y Zn1-xMnxO. En funció de la concentració del segon metall (Cd, Co, Mn) se observen modificacions en l’estructura cristal·lina.
   Per als tres compostos, quan  les concentracions de ions Cd+2, Co+2 y Mn+2 són xicotetes, s’obtenen capes fines de material on es produeix  la substitució de ions Zn+2 per els respectius ions dels metalls en la xarxa cristal·lina del ZnO, mantenint l’estructura wurtzita del ZnO, amb una direcció principal de creixement (002) malgrat la deformació de la xarxa. L’estructura wurtzita es manté fins concentracions de  Cd al  30% en Zn1-xCdxO (x=0.30), de Co al  20% en Zn1-xCoxO (x=0.2) i de Mn al 10% en Zn1-xMnxO (x=0.1) definides aquestes quantitats  com a  límits de saturació de la xarxa para cada material.
   Per a concentracions majors del metall en la capa, es formen estructures espinela en el cas dels compostos Zn1-xCoxO i Zn1-xMnxO que es corresponen aproximadament amb les espineles ZnCo2O4 i ZnMn2O4 respectivament. 
   En el cas del ZnCdO, concentracions majors de Cd en dissolució (una relació de 1:40 respecte de la concentració inicial de Zn) donen lloc a òxid de cadmi cristal·lí amb estructura cúbica (CdO).
    Les velocitats de creixement també canvien en funció dels diferents  materials entre 41nm/min del Zn1-xCoxO i 45nm/min para el Zn1-xCdxO.
   En l’estudi òptic, els tres materials presenten elevada transmitància, al voltant del 90%  i  tots tres  mostren una banda d’absorció en el rang del visible que es correspon amb la del ZnO. La introducció d’àtoms de Cd+2 en la xarxa cristal·lina del ZnO produeix un desplaçament  de l’energia del gap que disminueix al augmentar el contingut de Cd+2 en la capa. 
   Les capes de Zn1-xCoxO i Zn1-xMnxO, a diferència del Zn1-xCdxO, produeixen una deformació del gap desplaçant  la banda principal d’absorció cap al roig. 
   L’ estudi sobre els efectes de sotmetre les capes a un tractament tèrmic, mostra que el compost ZnCdO  millora la cristal·linitat i afegeix un desplaçament del gap per a temperatures no superiors a 300ºC. En el cas del ZnCoO y el ZnMnO, l’exposició a tractaments de calor, no indueix variacions considerables en la qualitat del compost o en qualsevol de les seues propietats.
   Finalment, l’estudi  magnètic per als composts ZnCoO i ZnMnO, revelen un comportament paramagnètic i ferrimagnètic respectivament.
      Els resultats obtinguts destaquen la fiabilitat i  l’eficàcia del mètode de l’ electrodeposició. Aquest treball demostra que es tracta d’un mètode senzill, que ha permès la fabricació de capes fines de compostos ternaris a partir del ZnO per primera vegada, dipositades a baixes temperatures (< 100ºC), resultant  una tècnica altament econòmica i  reproductible per a l’elaboració de capes fines de materials transparents de gran qualitat.