Tese de mestrado. Engenharia Electrotécnica e de Computadores. 2006. Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto, Faculdade de Ciências

To obtain spectra of a light emitting substrate during the deposition of Terbium (Tb) doped thin films by RF magnetron sputtering, an optomechanical device is developed, constructed and tested. The device is required to enable spatial scans of the substrate plane and the plasma beneath. Thereby, measurements of spatial emission intensity distribution and a separation of the Tb spectrum from the plasma-overlain substrate spectrum shall be possible. After an introduction into theoretical and practical boundary conditions, the system’s requirements are specified, followed by a brief investigation of existing solutions for similar problems. A basic optical prototype system is introduced and analysed. After a discussion and evaluation of part solutions, an optomechanical system is developed, constructed, analysed and compared to the prototype system. / Zur spektralen Analyse eines lichtemittierenden Substrates während des Beschichtungsprozesses von Terbium (Tb)-dotierten Dünnfilmen durch RF Magnetronsputtern wird ein optomechanisches Gerät entwickelt, konstruiert und getestet. Das Gerät soll räumliche Scans der Substratoberfläche und dem, sich darunter befindenden, Plasma ermöglichen. Räumliche Verteilungen der Emissionsintensit ät sollen dadurch messbar- und das Tb-Spektrum von dem plasmaüberlagerten Substratspektrum trennbar gemacht werden. Nach einer Einführung in die theoretischen- und praktischen Rahmenbedingungen erfolgt die Präzisierung der Aufgabenstellung und eine kurze Recherche zu bereits vorhandenen Lösungen von ähnlichen Problemen. Ein Prototyp wird vorgestellt und geprüft. Nach der Diskussion und Evaluierung von Teillösungen wird ein optomechanisches System entwickelt, konstruiert, analysiert und mit dem Prototyp verglichen. / Tesis

Tese de mestrado. Engenharia Biomédica. 2006. Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto, Faculdade de Medicina. Universidade do Porto

To obtain spectra of a light emitting substrate during the deposition of Terbium (Tb) doped thin films by RF magnetron sputtering, an optomechanical device is developed, constructed and tested. The device is required to enable spatial scans of the substrate plane and the plasma beneath. Thereby, measurements of spatial emission intensity distribution and a separation of the Tb spectrum from the plasma-overlain substrate spectrum shall be possible. After an introduction into theoretical and practical boundary conditions, the system’s requirements are specified, followed by a brief investigation of existing solutions for similar problems. A basic optical prototype system is introduced and analysed. After a discussion and evaluation of part solutions, an optomechanical system is developed, constructed, analysed and compared to the prototype system. / Zur spektralen Analyse eines lichtemittierenden Substrates während des Beschichtungsprozesses von Terbium (Tb)-dotierten Dünnfilmen durch RF Magnetronsputtern wird ein optomechanisches Gerät entwickelt, konstruiert und getestet. Das Gerät soll räumliche Scans der Substratoberfläche und dem, sich darunter befindenden, Plasma ermöglichen. Räumliche Verteilungen der Emissionsintensit ät sollen dadurch messbar- und das Tb-Spektrum von dem plasmaüberlagerten Substratspektrum trennbar gemacht werden. Nach einer Einführung in die theoretischen- und praktischen Rahmenbedingungen erfolgt die Präzisierung der Aufgabenstellung und eine kurze Recherche zu bereits vorhandenen Lösungen von ähnlichen Problemen. Ein Prototyp wird vorgestellt und geprüft. Nach der Diskussion und Evaluierung von Teillösungen wird ein optomechanisches System entwickelt, konstruiert, analysiert und mit dem Prototyp verglichen. / Tesis

La tesis se centra en el desarrollo de metodos numéricos para simular la propagación del campo electromagnético en guías de onda, haciendo especial énfasis en la investigación de condiciones de frontera que permitan el flujo de las ondas radiadas hacia el exterior de la región de cálculo. Concretamente se hacen las siguientes aportaciones originales: en el método de Berénger se adapta la formulación al BPM y se demuestra su eficiencia para absorber las ondas radiadas en problemas de guias de onda; en la teoría de los operadores de Higdan se derivan las propiedades de reflexión de estos operadores en el espacio continuo y discreto, y se propone la modificación de los operadores cuando se utiliza en forumulación paraxial del BPM; en el Metodo de los Operadores Complementarios se demuestra en complementariedad de los operadores de Higdan y se demuestra su eficacia para eliminar las reflexiones artificiales que aparecen en la frontera de la region de calculo; se ha propuesto el Metodo de los Operadores Complementarios Extendido, que permite la cancelación adicional de las reflexiones de orden dos en determinados problemas. Para las condiciones de frontera anteriores se presenta un estudio comparativo, introduciendo varios experimentos numérica y de la eficiencia computacional. Con el objetivo de mostrar la utilización práctica de estos métodos numéricos en el proceso de diseño de un dispositivo, se propone el diseño de un sensor optico integrado, en tecnologia de silicio, para la medida de indices de refracción. El sensor se basa en la guía ARROW y utiliza la interferometría como técnica de deteción. Como novedad principal se introduce una capa de nitruro de silicio sobre la estructura ARROW, que permite un aumento notable de la sensibilidad.

En estas hojuelas fue utilizada la técnica química modificada de Hummer- Offmman para la obtención de óxidos de grafito OG. A partir de estas matrices utilizamos la exfoliación micro mecánica para obtener multicapas de óxido de grafeno (MOG) las cuales son depositadas sobre substratos de Si/SiO2. Posteriormente fue construido un dispositivo para inducir variaciones controladas de la temperatura sobre la muestra para reducir las multicapas de óxidos de grafeno (MGOR) y de esta forma hacer un estudio sistemático de los espectros Raman para cada temperatura estudiada y así, evaluar la influencia de estas temperaturas en el material oxidado y exfoliado. Usamos la espectroscopia Raman para estudiar las propiedades optoelectrónicas en estos sistemas, como, la distancia entre los defectos y el ancho de banda, permitiendo así evaluar la calidad y propiedades del óxido de grafito. De esta forma, estudiamos la influencia del proceso de oxidación y la reducción térmica sobre estos parámetros en las multicapas de grafenos. Finalmente, estudiaremos la influencia de la potencia del láser del espectrómetro Raman, sobre las propiedades optoelectrónicas de forma sistemática en estos sistemas, utilizando un láser semiconductor bombeado ópticamente (OPSL), de longitud de onda igual a 532nm.

Tesis por compendio / [ES] La creciente urbanización e industrialización de las sociedades en las últimas décadas han provocado una alta demanda de energía. No obstante, mientras no se desarrollen fuentes de energía renovables que se constituyan como un reemplazo plausible de las actuales, la liberación de gases de efecto invernadero y sus consecuencias sobre el cambio climático difícilmente serán atajadas. Por ello, se está llevando a cabo una intensa búsqueda de energías renovables para un futuro inmediato. En los últimos años, la perovskita ha alcanzado una gran popularidad, centrando numerosos esfuerzos de investigación debido a sus propiedades ópticas y eléctricas únicas. Como por ejemplo su alto coeficiente de absorción y su alta movilidad de carga. Esta tesis comprende seis artículos científicos en torno a las perovskitas. Por un lado, 3 trabajos estudian los fenómenos ópticos que ocurren en el seno del material, con la finalidad de lograr una mejor comprensión de éstos. Puesto que el conocimiento de estos fenómenos ópticos a nivel individual (cristales aislados) permite modular y adaptar su síntesis y morfología para aplicaciones determinadas. Por otro lado, las perovskitas han sido implementadas en distintos dispositivos para su aplicación en tres campos: fotocatálisis, sensores y fotovoltaica. Por primera vez, se ha logrado utilizar este material para la obtención de hidrógeno llevando a cabo la reacción en fase vapor. Asimismo, diversas composiciones de perovskita se han usado para decorar grafeno y detectar niveles traza de Compuestos Orgánicos Volátiles (COV) como benceno y tolueno. Y finalmente se ha desarrollado una estrategia para insertar en la estructura de la perovskita moléculas orgánicas, de forma que se permite una ampliación de la fotorespuesta en el espectro visible. Por lo tanto, las perovskitas se han implementado exitosamente en aplicaciones de diversa índole, constituyéndose como un material prometedor y fácilmente adaptable a los distintos requisitos de cada campo de estudio. / [CAT] La creixent urbanització i industrialització de les societats durant les últimes dècades han provocat una alta demanda d'energia. No obstant això, fins que no es desenvolupen fonts d'energia renovables que puguen ser un reemplaçament plausible de les actuals, l'alliberament de gasos d'efecte hivernacle i les seues conseqüències sobre el canvi climàtic seran difícilment aturades. Per tant, s'està duent a terme una intensa cerca d'energies renovables per a un futur immediat. En els últims anys, la perovskita ha aconseguit una gran popularitat, centrant nombrosos esforços de recerca a causa de les seues propietats òptiques i elèctriques úniques. Per exemple, el seu al coeficient d'absorció i la seua alta mobilitat de càrrega. Aquesta tesi reuneix sis articles científics al voltant de les perovskites. Per una banda, 3 treballs estudien els fenòmens òptics que ocorren en el material, amb la finalitat d'assolir una major comprensió d'aquests. Donat que el coneixement d'aquests fenòmens òptics a nivell individual (cristalls aïllats) permeten modular i adaptar la seua síntesi i morfologia per a determinades aplicacions. Per altra banda, les perovskites han sigut implementats en diferents dispositius per a la seua aplicació en tres camps: fotocatàlisi, sensors i fotovoltaica. Per primera vegada, s'hi ha aconseguit utilitzar aquest material per a l'obtenció d'hidrogen duent a terme la reacció en fase vapor. Així mateix, diverses composicions de perovskita s'han utilitzat per a decorar grafè i detectar nivells traça de Compostos Orgànics Volàtils (COV) com benzè i toluè. I finalment s'ha desenvolupat una estratègia per a inserir en l'estructura de la perovskita molècules orgàniques, de forma que es permet una ampliació de la fotoresposta en l'espectre del visible. Per tant, les perovskites s'han implementat exitosament en aplicacions de diversa índole, constituint-se com un material prometedor i fàcilment adaptable als diferents requisits de cada camp d'estudi. / [EN] During the last decades, the growing urbanization and industrialization result in a significant need for energy. However, since feasible renewable energy sources should be further developed to replace the current energy source, the release of greenhouse gases and their climate change consequences are difficult to overcome. For that reason, the development of renewable energy sources has been attracting growing research efforts. Recently, perovskites gathered great interest owing to their outstanding optical and electrical properties. For instance, their high absorption coefficient and superior charge mobility. This thesis comprises six scientific articles about perovskites. On one hand, 3 works study the optical phenomena that occur within the material in order to achieve a better understanding. The deep knowledge of these optical phenomena's at the individual level (isolated crystals) enable the modulation and tuning of their synthesis and morphology to match specific applications. On another hand, perovskites have been implemented in several devices for their application in three research fields: photocatalysis, sensors, and photovoltaic. For the first time, this nanomaterial was successfully employed for obtaining hydrogen carrying out the reaction in the vapor phase. Likewise, several perovskite compositions have been used for decorating graphene and detect trace levels of Volatile Organic Compounds (VOC) as benzene and toluene. And finally, it has been developed a strategy to insert organic molecules in the perovskite structure, resulting in an enhanced photoresponse in the visible range. Therefore, perovskites have been successfully implemented in several applications, becoming a promising material and easily adaptable to the different requirements needed in each field of study. / Financial support from the Spanish Ministry of Economy and Competitiveness (Severo Ochoa, SEV-2016-0683), Intramural CSIC project 201680I006, and Fundación Ramón Areces (XVII Concurso Nacional para la adjudicación de Ayudas a la Investigación en Ciencias de la Vida y de la Materia) is gratefully acknowledged. This research was financially supported by the Spanish Ministry of Economy and Competitiveness (Mineco) of Spain (TQ2011-26455)2, MAT2015-69669-P, and regional government grant PrometeoII/2017/026. This work was supported by Spanish ministry of Economy, Industry and Competitiveness (MINECO) through the projects TEC2015-74405-JIN, MAT2015-69669-P as well as the regional projects of both Provincia Autonoma di Trento (PAT) of Italy, through the call Grandi Progetti 2012: SIQURO and the Comunidad Valenciana of Spain project PrometeoII/2014/026. This work was supported in part by MICINN and FEDER via grants no. RTI2018-101580- B-I00, by AGAUR under grant. 2017SGR418. S. R.-B. thanks the Research Executive Agency (REA) and the European Commission for the funding received under the Marie Skłodowska Curie actions (H2020-MSCA-IF-2015/Grant agreement number 709023/ZESMO). R. G. A. acknowledges the FPI scholarship from MINECO MAT2015-69669-P. P. A. acknowledges the financial support from the Spanish Government through ‘Severo Ochoa” (SEV-2016-0683, MINECO) and PGC2018-099744-B-I00 (MCIU/AEI/FEDER) / García Aboal, R. (2021). Propiedades optoelectrónicas en perovskitas halogenadas y su aplicación en energía y sensores [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/175357 / TESIS / Compendio