Doctorado en Ciencias - Física

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    Fabricación y caracterización de capas delgadas graduadas y multicapa de InxAl1-xN para su potencial uso en la generación de energía fotovoltaica.
    (2025-06-29) Cañón Bermúdez, Juan David; Molcue Nieto, Luis Fernando; Restrepo Parra, Elisabeth
    La tesis doctoral se centra en el estudio del semiconductor InAlN, un material versátil con aplicaciones en dispositivos optoelectrónicos como LEDs, láseres, celdas solares y transistores de alta movilidad de electrones. Se investigaron diversas metodologías para la síntesis y caracterización de capas de InAlN, destacando la técnica de co-sputtering DC a temperatura ambiente, que permite reducir costos de producción. Este enfoque innovador facilita la fabricación de dispositivos más asequibles y eficientes. Además, se analizaron las condiciones de depósito mediante sputtering monocátodo, observando cómo variables como el flujo de gases y la potencia aplicada afectan las propiedades estructurales y ópticas del material. Se propuso una metodología alternativa al método tradicional de Tauc para determinar las propiedades ópticas, proporcionando una caracterización más completa al considerar todas las transiciones electrónicas posibles. También se exploró la fabricación de estructuras graduadas (graduadas) y multicapas de InAlN, las cuales mostraron mejoras significativas en el coeficiente de absorción y control de defectos, optimizando así sus propiedades para aplicaciones tecnológicas avanzadas. Las estructuras multicapa, en particular, demostraron un potencial notable para mejorar la eficiencia en celdas solares debido a su capacidad para absorber una mayor cantidad de energía solar. En conclusión, la investigación realizada en esta tesis demuestra que mediante ajustes en los métodos de fabricación y caracterización es posible optimizar las propiedades del InAlN, abriendo nuevas oportunidades para el desarrollo de dispositivos optoelectrónicos más eficientes y económicos (Texto tomado de la fuente).
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    Crecimiento y caracterización de películas delgadas de nitruro de titanio circonio (Ti,Zr)N
    (2009) Trujillo Montero, Óscar Alexander; Arango Arango, Pedro José (Thesis advisor)
    En el presente trabajo se presentan los detalles experimentales de la implementación metodológica para la producción de películas delgadas de nitruro de titanio circonio (Ti,Zr)N por medio de la técnica deposición física de vapor asistida por plasma (PAPVD) mediante arco pulsado. Para la producción de los recubrimientos se utilizó un blanco de Ti-Zr segmentado con una relación Ti70-Zr30 en área, diseñado en el laboratorio de física del plasma (LAFIP). Las películas se crecieron en un rango de presión entre 3,5 y 5,0 mbar con incrementos de 0,5 mbar. Por medio de espectroscopía de energía dispersiva de rayos x (EDS) se determinó la presencia de los elementos Ti, Zr, N, constituyentes del recubrimiento; además se realizó un mapeo químico superficial en el cual se observó que la distribución de los elementos es uniforme sobre la superficie analizada. La difracción de rayos X (XRD) reveló la formación de una fase cristalina de (Ti,Zr)N con estructura tipo Na-Cl. En el patrón de difracción se observa la presencia de picos correspondientes a los planos (111), (200), (220),(311) y (222); con el análisis del coeficiente de textura se pudo apreciar que los recubrimientos no presentan una orientación preferencial. Con la ecuación de Scherrer se determinó un tamaño de cristalito en el rango de 17,90 y 43,85 nm; el parámetro de red calculado por medio del método de refinamiento Rietveld varió entre 0,434 y 0,437 nm con el cambio de la presión de trabajo, siendo inferior al calculado por la ley de Vegard en todos los casos. Con la caracterización superficial mediante espectroscopía de fotoelectrones de rayos X (XPS) se encontró la concentración de los elementos, observando la formación de una película sub-estequiométrica (Ti,Zr)Nx con x igual a 0,74 , 0,76 y 0,92 con la variación de la presión de trabajo. También se analizó la energía de enlace de los picos Ti2p3, Zr3d5 y N1s, hallando valores de 454.8, 179.5 y 397.1 eV respectivamente, que confirman la formación de (Ti,Zr)N. Con el incremento de la presión la variación de estas energías fue de 0.1, 0.2 y 0.1 eV para Ti2p3, Zr3d5 y N1s respectivamente. Por medio de microscopía de barrido por sonda (SPM), con microscopía de fuerza atómica (AFM) y microscopía de fuerza lateral (LFM) la morfología y el coeficiente de fricción de las películas de (Ti,Zr)N fue investigado. Con espectroscopia de fuerza y AFM se calculó la nanodureza de los recubrimientos, obteniendo un valor máximo de 9.8±1.2 Gpa (Texto tomado de la fuente)