Estudio de emisión de luz y difracción de rayos x de nanocristales de carburo de silicio

Abstract

RESUMEN: Este trabajo presenta los resultados de la caracterización de SiC poroso (PSiC) utilizando las técnicas de Difracción de Rayos X (DRX) y Fotoluminiscencia (FL). Se encuentra que los nanocristales de SiC investigados, están compuestos de politipos 6H-SiC con inclusiones de4H-SiC y 15R-SiC. La fase amorfa del carbono aparece en la superficie de los nanocristales de SiC, en el proceso de anodizado. Se muestra que la intensidad de las bandas de FL relacionadas con defectos (2.14 eV eV, 2.48 eV y 2.74 eV) incrementa proporcionalmente con el espesor de la capa porosa que va de 2.0 a 12μm. Estos centros de luminiscencia, son debidos a defectos superficiales, aparentemente relacionados con C el cual aparece en el proceso de anodizado del SiC poroso. El incremento en la intensidad para las bandas relacionadas con excitones (2.82 eV, 3.02 eV y 3.25 eV) en el SiC poroso que es atribuido a el incremento en la velocidad de recombinación de excitones en nanocristales. Este es explicado como resultado del confinamiento de excitones y efecto denominado acoplamiento excitón-polaritón en nanocristales de SiC de gran tamaño (6H-SiC, con inclusiones de 15R y 4H-SiC). También se discute el decremento del tiempo de recombinación de excitones y el incremento de la intensidad de FL sobre el decremento del tamaño de los nanocristales que está explicado a base del efecto denominado acoplamiento excitón-polaritón. ABSTRACT: In this thesis results of porous SiC characterizations using X-ray diffraction and photoluminescence spectroscopy techniques are presented. It is shown that investigated SiC nanocrystals are compounds of 6H-SiC with inclusions of 4H-SiC and 15R SiC politypes. The amorphous C phase appears on the surface of SiC nanocrystals at the anodization process. The intensity of defect-related FL bands (2.14, 2.48 and 2.74 eV) increases monotonically with PSiC thick-ness rise from 2.0 to 12μm. These luminescence centers are attributed to surface defects,apparently related to C which appeared at the PSiC surface during etching process. Intensityenhancement for exciton-related FL bands (2.82, 3.02 y 3.25 eV) is revealed in PSiC. This effect is attributed to the exciton recombination rate increase as result of exciton confinementin big size SiC NCs (6H-SiC with inclusions of 15R-SiC and 4H-SiC). The dependences of exciton recombination time (τex(n)) and the intensity of PL on NC sizes are discussed as well on the base of the effect of exciton-polariton coupling in big size nanocrystals.