Sonochemical effects on ZnO particles

Abstract

A variety of technological applications related to oxide semiconductor-based devices have attracted great interest among the scientific community, leading to an increase in studies of these materials during the last years. Among such materials, zinc oxide (ZnO) has applications in several areas, from light- emitting diodes (LEDs) to photovoltaic devices in solar cells. Considering the physical and chemical properties conferred to these materials, the possibilities of application in technological devices depend greatly on the synthesis routes employed. Accordingly, we investigated the morphological modifications in ZnO particles when subjected to sonochemical treatment and the influence of related synthesis method parameters, such as the time and amplitude of sonication. To analyze such effects, four samples were prepared with different sonochemical treatment conditions: in two, the amplitude of sonication was kept constant while varying the time of sonication, and in the other two, the time was kept constant while varying the amplitude. The analysis of the results obtained indicated that sonochemical treatment led to superficial morphological modifications in ZnO particles. Furthermore, these modifications became more apparent when higher amplitude and longer time of sonication were employed in sample synthesis.

La variedad de aplicaciones tecnológicas relacionadas a los dispositivos basados en óxidos semiconductores nanoestructurados ha despertado un gran interés en la comunidad científica, haciendo con que los estudios relacionados a estos materiales han aumentado en los últimos años. Entre estos materiales, se encuentra el óxido de zinc (ZnO), que presenta aplicaciones en las más diversas áreas, desde diodos emisores de luz (LEDs) a los dispositivos fotovoltaicos en células solares. Con el conocimiento de que las propiedades químicas y físicas que confieren a estos materiales las posibilidades de aplicación en dispositivos tecnológicos son fuertemente dependientes de las rutas de síntesis empleadas para la obtención de los mismos, presentamos en este trabajo una investigación con respecto de las modificaciones morfológicas ocurridas en partículas de ZnO, cuando el mismo es expuesto a un tratamiento sonoquímico, además de las influencias de los parámetros relacionados a éste método de síntesis en la obtención de este material. Para analizar los parámetros presentados anteriormente, tres muestras fueron preparadas, dos de ellas manteniendo la amplitud y variando el tiempo de sonicación y otra manteniendo el tiempo y variando la amplitud de sonicación, durante el tratamiento sonoquímico. El análisis de los resultados obtenidos indica que el tratamiento sonoquímico conduce a modificaciones morfológicas superficiales en las partículas de ZnO, además estas modificaciones se presentaron más evidentes cuando una mayor amplitud y un mayor tiempo de sonicación fueron utilizados en la síntesis de las muestras.