Determinación de propiedades ópticas, eléctricas y caracterización morfológica de películas con estructuras metal orgánicas (mofs) para posibles aplicaciones en celdas solares

Abstract

Las redes zeolitas de imidazolatos (ZIFs, por sus siglas en inglés) son una clase de estructuras metal-orgánicas formadas por iones metálicos y ligantes orgánicos. Las propiedades de los ZIFs los convierten en materiales prometedores para aplicaciones químicas y fotovoltaicas. En el presente trabajo se determinaron las propiedades ópticas, eléctricas y morfológicas de películas delgadas de ZIF-8. Se obtuvieron películas de ZIF-8 con el método de síntesis solvotermal en soportes transparentes de vidrio e ITO, en el caso del vidrio se realizó una modificación superficial (grupos OH) para que posteriormente se diera una interacción intermolecular soporte-ZIF-8, en cuestión con el ITO no fue necesario esto debido a su composición química. El método de crecimiento secundario no fue viable para obtener una película de ZIF-8, todo lo contrario a crecimiento In situ con el cual logró obtener películas de ZIF-8 con un espesor mayor a 1µm por lo que, para una aplicación fotoeléctrica de películas delgadas no es viable. Con el método de síntesis capa por capa modificado, en el cual se logra producir películas delgadas (menores a 1µm) ITO/ZIF-8 de 1 a 10 ciclos de crecimiento, así mismo se fabricaron películas agregando la molécula huésped 7,7,8,8- Tetracianoquinodimetano (TCNQ) para mejorar sus propiedades ópticas y se obtienen películas delgadas (menores a 1µm) ITO/ZIF-8/TCNQ de 1 a 10 ciclos de crecimiento. Se determinó la morfología por microscopia electrónica de barrido (SEM, por sus siglas en inglés) y la confirmación de la fase cristalina con difracción de rayos X en polvos (DRX), las propiedades eléctricas se estudiaron con el método de 4 puntas y sus propiedades ópticas con espectrofotometría UV-vi. Se obtuvieron espectros de absorbancia y con el método de Tauc plot se calculó el bandgap de las 20 películas de ZIF-8. El mejor bandgap obtenido fue a 6 ciclos con una película de ITO/ZIF-8/TCNQ con un valor de 3.9769 eV por lo que la película entra en el rango de materiales semiconductores.