Física (Mag.)
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Ítem Texto completo enlazado On the optoelectronic properties of sputtered aluminium doped zinc oxide: a critical assessment(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2024-10-09) Enrique Morán, Luis Alonso; Guerra Torres, Jorge AndrésEn este trabajo, películas delgadas de óxido de zinc dopado con aluminio (AZO) con diferentes concentraciones de aluminio (Al) fueron crecidas por pulverización catódica de radiofrecuencia y luego fueron calentadas a 400°C en una atmósfera de Argón. El espectro de absorción del óxido de zinc (ZnO) exhibe una contribución de la absorción excitónica a la absorción fundamental que típicamente no es considerada en ZnO dopado con Al. No obstante, se muestra que la banda de excitones libres es aún visible en AZO con bajas concentraciones de Al. Adicionalmente, los estados de defectos, inducidos por el dopaje, incrementan el tamaño de los estados de cola. Estos dos factores, estados de cola y bandas de excitones libres, tienen un efecto substancial en los valores del ancho de banda óptico determinado a partir de la absorción fundamental y deben ser tomados en cuenta con modelos adecuados. En este trabajo, usamos un modelo recientemente desarrollado basado en el modelo de dispersión óptico de Elliot para determinar con precisión el ancho de banda óptico, la energía de ligadura de los excitones y la energía de Urbach de películas delgadas de AZO. Por otro lado, analizamos la absorción de portadores de carga libres, la cual es típicamente modelada por el modelo de dispersión de Drude. Sin embargo, este último no toma en cuenta el hecho de que los centros de dispersión también interactúan con el campo eléctrico externo. Para considerar este efecto, varios modelos han sido propuestos para analizar la resistividad dinámica del material. Típicamente, la resistividad dinámica tiene una dependencia exponencial y un valor de -1.5 es asumido para semiconductores altamente dopados. En este trabajo, dejamos este parámetro libre obteniendo una mejor descripción de los portadores de carga libres y su variación con el dopaje de aluminio.Ítem Texto completo enlazado Determinación de constantes ópticas de películas delgadas dieléctricas por espectrofotometría de transmitancia óptica de ángulo variable(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2019-07-08) León Aguirre, José Luis; Guerra Torres, Jorge AndrésEntre los varios métodos que existen para obtener los parámetros ópticos de películas delgadas, un grupo se centra en el uso de medidas espectrales de reflectancia y transmitancia óptica y otros en el uso de medidas de transmitancia óptica únicamente. En el presente trabajo se desarrolla un método para obtener las constantes ópticas de películas delgadas empleando un estimador global insesgado sin usar modelos de dispersión. Para ello son necesarias medidas adicionales con el fin de incrementar la redundancia. En este caso se mide transmitancia óptica con ángulo de incidencia oblicua variable empleando luz polarizada en películas delgadas de óxido de indio dopado con estaño y terbio. Para emplear la función error total necesitamos un modelo del sistema óptico el cual describe la transmitancia total con un ángulo de incidencia para una película delgada. Para esto se aplica el método de matriz de transferencia para describir el espectro de transmitancia experimental. La base de este método es la evolución del campo electromagnético atreves de una pila de capas. Esta evolución describe dos tipos de interacciones por capa. La primera interacción es la luz interactuando con la interface de dos medios diferentes y esta información se describe mediante una matriz 2x2, los elementos de está matriz dependen de los coeficientes de Fresnel de transmisión y reflexión. La segunda interacción es la penetración de la onda electromagnética en el volumen de la capa y esta información se describe mediante una matriz de 2x2, los elementos de la matriz dependen de la fase y la amortiguación de la amplitud de la onda electromagnética. Cada capa contiene una información que se representa por medio de una matriz 2x2. El espectro de La transmitancia y reflectancia de una pila de capa se representa por el producto ordenado de las matrices que describen los efectos individuales de las fronteras y las de propagación dentro de cada capa. Para obtener el espesor "d", índice de refracción n(λi) y el coeficiente de extinción k(λi) se emplea el método de optimización. El método de optimización consiste en minimizar la función error y obtener las constantes ópticas bajo ciertas restricciones. Para un valor "d ", el índicie de refracción complejo n(λi) + ik(λi) se calcula minimizando la función error en cada longitud de onda. La función error depende de la medida experimental y del modelo teórico para cada longitud de onda. Si aumentamos en la función error la cantidad de medidas independientes en cada longitud de onda y se emplea el método de optimización mayor será la consistencia en la determinación de n(λi) + ik(λi). Para obtener el espesor de la película delgada “d” mediante el método de optimización es necesario garantizar la minimización la función error total. La función error total depende del parámetro "d " y de las medidas independientes. La función error total es equivalente a la suma de la función error de todos los puntos medidos. Para obtener el verdadero espesor de la película delgada se requiere los siguientes pasos. Primero, minimizar la función error total para un espesor “d”. Segundo, realizar el mismo procedimiento para un conjunto de espesores. Tercero, el mejor valor "d " es el mínimo valor del conjunto de resultado al minimizar la función error total aplicado a un conjunto de espesores. Finalmente, el mejor valor "d " se aplica directamente en la función error en cada longitud de onda para determinar n(λi) y k(λi). La obtención de estas constantes ópticas se compara con los resultados del método de la envolvente mejorada.Ítem Texto completo enlazado Effect of thermal annealing treatments on the optical and electrical properties of aluminum-doped, amorphous, hydrogenated silicon carbide thin films(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2019-07-04) Sánchez Sovero, Luis Francisco; Guerra Torres, Jorge AndrésIn this work, a systematic study of the structural, optical and electrical properties of aluminum doped hydrogenated amorphous silicon carbide (Al-doped a-SiC:H) thin films grown by radio frequency magnetron sputtering is presented. The samples were grown using a high purity Al and SiC targets in a hydrogen-rich atmosphere and then were subjected to a rapid thermal annealing processes with temperatures of up to 600 °C. The film thickness ranged from 321 nm to 266 nm. The amorphous nature of the thin films was confirmed by X-ray diffraction measurements before and after the annealing treatments. Fourier transform infrared spectroscopy analysis revealed the different heteronuclear bonds present in the samples, whilst Raman spectroscopy showed the different homonuclear bonds present in the material. The evolution of the latter bonds with annealing temperature was assessed, showing a change in the structure of the thin film. Energy-dispersive X-Rays Spectroscopy confirmed the incorporation of aluminum in the amorphous silicon carbide matrix. UV-VIS Transmittance spectra revealed optical parameters such as Tauc energy bandgap, Iso-absorption energy bandgap and refractive index. Furthermore, the bandgap is also determined by means of a recently developed band-fluctuation model. In addition, electrical resistivity is determined by means of a four-probe Van Der Pauw method. Only the samples annealed at 600 °C exhibited contacts with an Ohmic behavior. The annealed films exhibited lower resistivities than the as-deposited ones, probably due to a thermal-induced reordering of the atoms. This reordering is shown in the variation of the Urbach energy which is related to an increase in the Si-C bond density, due to the dissociation of the hydrogen-related bonds.Ítem Texto completo enlazado Optical characterization and bandgap engineering of flat and wrinkle-textured FA0.83 Cs0.17 Pb(I1 − xBrx)3 perovskite thin films(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2018-03-26) Tejada Esteves, Alvaro; Guerra Torres, Jorge AndrésLos índices de refracción complejos de películas delgadas de perovskitas de haluros mixtos de formamidinio-cesio de plomo (FA0.83Cs0.17Pb(I1 − xBrx)3), con composiciones variando de x = 0 a 0.4, y para topografías planas y de textura rugosa, son reportadas. Las películas se caracterizan por medio de una combinación de elipsometría espectral de ángulo variable y transmitancia espectral en el rango de longitudes de onda de 190 nm a 850 nm. Las constantes ópticas, espesores de las películas y las capas de microrugosidad, son determinadas con un método “punto a punto”, minimizando una función de error global, sin hacer uso de modelos de dispersión, e incluyendo información topográfica proporcionada por un microscopio con focal láser. Para evaluar el potencial de ingeniería del ancho de banda del material, sus anchos de banda y energías de Urbach son determinadas con exactitud haciendo uso de un modelo de fluctuaciones de banda para semiconductores directos. Este considera las colas de Urbach y la región de absorción banda a banda fundamental en una sola ecuación. Con esta información, la composición que brindaría el ancho de banda óptimo de 1.75 eV para una celda solar tándem Siperovskita es determinada.Ítem Texto completo enlazado Propiedades ópticas y eléctricas de películas delgadas de Óxido de Indio dopadas con Estaño y Terbio(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2018) Torres Fernández, Carlos Enrique; Guerra Torres, Jorge AndrésEl efecto del dopaje de terbio sobre las propiedades ópticas, eléctricas y luminiscentes de películas delgadas de óxido de indio dopadas con estaño fue estudiado para distintas temperaturas de recocido. Las películas fueron depositadas a través de la técnica de pulverización catódica de radio frecuencia sobre sustratos de silicio y sílice fundida manteniendo una alta transmitancia en el espectro visible y una resistividad del orden de 103 Ω∙cm. Con el fin de inducir la activación de los iones de terbio en la matriz de óxido de indio dopado con estaño, películas delgadas con distintas concentraciones de terbio fueron calentadas previamente desde 180°C hasta 650°C en atmósfera de aire. La variación del ancho de banda en función de la concentración de terbio y la temperatura de recocido fue evaluada. La variación de la intensidad en la emisión de luz asociada a los iones de terbio en función de la concentración de terbio y la temperatura de recocido también fue registrada, exhibiendo una mayor intensidad a 550°C. La resistividad eléctrica después de cada proceso de recocido fue registrada con el fin de observar y evaluar el compromiso entre la intensidad de emisión de luz y dicha propiedad eléctrica.Ítem Texto completo enlazado Determinación de constantes espectroscópicas por técnicas computacionales a partir de espectros de absorción infrarroja por transformada de Fourier(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2016-11-08) Llamoza Rafael, Johan Alexander; Guerra Torres, Jorge AndrésSe plantea la búsqueda de un algoritmo eficaz que corrija las oscilaciones por encima del 100% que aparecen por la superposición de las reflexiones internas en la transmitancia del sistema sustrato película delgada en la región del infrarrojo. Luego de corregir los espectros de transmitancia y encontrar la absorbancia, se probarán modelos (gaussianas y lorentzianas) que ajusten de manera óptima los picos de absorbancia correspondiente a los diferentes estados de vibración moleculares. Al tener los parámetros de los ajustes se podrá hacer el cálculo de número de enlaces, fracción de cristalinidad y el ancho de mediana altura. Finalmente se estudia la dependencia de estas constantes versus la temperatura de recocido y las relaciones que existen entre ellas.