CARACTERIZACIÓN DE MATERIALES POR MICROSCOPÍA DE FUERZAS ATÓMICAS CON CORRIENTE

Abstract

Las propiedades eléctricas de los materiales semiconductores son claves para el desempeño de dispositivos fotovoltaicos. La conductividad, la densidad de portadores, el tipo de semiconductor y la densidad de trampas electrónicas son características que limitan la eficiencia de las celdas solares y por lo tanto, es de interés contar con herramientas analíticas que permitan su estudio, particularmente a la micro y nanoescala, ya que la mayoría de los dispositivos modernos están constituidos por materiales de dimensionalidad reducida. Una de las técnicas con capacidad de resolver espacialmente las propiedades eléctricas es la microscopía de fuerzas atómicas con sensor de corriente o CAFM por sus siglas en inglés. El microscopio de fuerzas atómicas está bien establecido para estudiar la morfología a escala micro y nano. Incorporando una punta conductora y aplicando una diferencia de potencial entre ésta y la muestra, es posible obtener en el modo de contacto, una imagen de las propiedades eléctricas. De este modo es posible diferenciar regiones conductoras de regiones aislantes, hacer curvas I-V en puntos localizados de la muestra e incluso detectar fotocorriente generada en alguna localización determinada. En este trabajo se presenta la caracterización de materiales de interés fotovoltaico y optoelectrónico preparados en el Laboratorio de Materiales Fotovoltaicos del CICATA Altamira y medidos en la Universidad de Barcelona. Se presentarán los fundamentos y capacidades de la técnica así como algunos resultados obtenidos en películas de Cu2O, CdSMg, ZnO y CdSe. Se presentan imágenes eléctricas obtenidas a diferente bias entre punta y muestra, imágenes donde hay alteración de la morfología causados por el potencial, curvas IV, curvas e imágenes de fotocorriente y un proceso desarrollado para verificar el contacto punta-muestra usando películas de ITO.