El 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. / Tesis

Un sistema de medición de resistividad eléctrica de películas delgadas a bajas temperaturas fue implementado empleando un sistema criogénico de ciclo cerrado de helio, un sistema de control de temperatura y un sistema de medición de resistividad. A fin de verificar el sistema implementado, seis contactos de aluminio fueron depositados a lo largo de cada diagonal sobre una muestra cuadrada de silicio tipo p de bajo dopaje para medir su resistividad a diferentes temperaturas a partir de 66K. La magnitud del error de medición en función de la distancia de los contactos respecto a las esquinas de la muestra fue determinada por dos métodos. La discusión de la dependencia de la resistividad con la temperatura fue realizada con los resultados de menor error. / A low temperature thin film electrical resistivity measurement system was implemented by employing a closed cycle helium cryogenic system, a temperature control system and a resistivity measurement system. In order to verify the implemented system, six Al contacts were deposited along each diagonal on a square low doped p-type Si sample for resistivity measurement at different temperatures starting at 66K. Measurement error magnitude as a function of the contact distance relative to the sample corners was determined by two methods. Discussion of the temperature dependence of resistivity was carried out with the lowest error results. / Tesis

El presente trabajo de tesis propone un método para determinar la topografía superficial de muestras de películas delgadas de TiO2 y SiC, mediante el análisis de interferogramas con técnicas de interferometría de desplazamiento de fase. Los interferogramas son obtenidos desde un microscopio interferencial tipo Michelson con amplificación 5X, tales interferogramas son producto de la interferencia entre dos frentes de onda, uno que se refleja desde la superficie de una película delgada y otro desde un espejo plano de referencia. Parte del proceso incluye el desarrollo de dos programas: Fringe Pattern App y PSI 90Degree, el primero para el control del desplazador de fase y adquisición de interferogramas desde el interferómetro, y el segundo para la selección de interferogramas con cambios de fase de π/2. Algoritmos tales como four step y de Schwider-Hariharan fueron utilizados en la medición la fase óptica. Finalmente se ha determinado la topografía superficial de películas delgadas sobre un área de 1024 μm x 1280 μm, con resolución lateral y vertical de 1,00 μm y 0,25 nm, respectivamente. A través de este resultado es posible analizar parámetros de rugosidad, espesor y singularidades de la muestra. / Tesis

La resistividad eléctrica es una propiedad física intrínseca e independiente del tamaño o forma de un material, que nos da información acerca de cómo se comporta el material al paso de la corriente eléctrica. Por el valor de la resistividad de un material, se le puede clasificar como conductor, semiconductor o aislante.[1] En la presente tesis se realiza el estudio de la resistividad eléctrica en los semiconductores, los métodos de medición de resistividad, los factores de corrección que se deben tener en cuenta para una medición m´as precisa y los detalles de la implementación de un sistema de medición de resistividad por el método de Van der Pauw. El método de Van der Pauw se puede utilizar para medir la resistividad de materiales en forma de películas delgadas sin importar la forma del material, consiste en hacer fluir una corriente constante por dos puntos en la periferia y se mide el voltaje en otros dos puntos. Con los datos obtenidos se resuelve la ecuación de Van der Pauw y se obtiene la resistividad. Finalmente, se presentan las resultadas de las medidas de resistividad para muestras cuadradas de silicio de alto dopaje, y además se hace un estudio de los resultados obtenidos cuando la medición se hace en contactos sobre el área superficial de la muestra, incumpliendo la condición de usar contactos en la periferia, y los efectos que esto conlleva. / The electrical resistivity is an intrinsic property independent of the size or shape of a material, which gives us information about how the material behaves at the rate of electric current. For the value of the resistivity of a material, it can be classified as conductor, semiconductor or insulation. In this thesis will be done the study of the electrical resistivity in the semiconductors, the methods of measurement of resistivity, the correction factors that are very important for a more accurate measurement and the details of the implementation of a measurement system of resistivity by the Van der Pauw method. The Van der Pauw method can be used to measure the resistivity of materials in the form of thin films regardless of the shape of the material. It consists of flowing a constant current through two points at the periphery and measuring the voltage at two other points. With the data obtained the Van der Pauw equation is solved and the resistivity is obtained. Finally, we present the results of the resistivity measurements for square samples of high doping silicon, and also a study of the results obtained when the measurement is made in contacts on the surface area of the sample, failing to use contacts in the periphery, and the effects that this entails. / Tesis

Resistivity measurements in thin film samples depending on the temperature and on the lm thickness is always a subject of interest, above all when it comes to new materials. This work presents the implementation of a measuring system for thin fi lm resistivity based on four probes showing the dependency of the resistivity on the temperature as well as on the film thickness. In order to change the temperature of the samples, a heat source based on a Peltier element was implemented into the measuring system. A Graphical User Interface using a LabVIEW software controls all the devices of the measuring system and allows the user to calculate the thin lm resistivity choosing between four measuring method: Van der Pauw, Modi ed Van der Pauw, Linear Van der Pauw and Linear Four Probes methods. Resistivity in aluminum and tungsten thin lm samples with 100, 300, and 600 nm thickness were measured at temperatures between 303K and 373K with increments of 5 K. The results obtained are higher than bulk resistivity values and agrees with the present theory. Moreover, it is shown that the resistivity values obtained and its corresponding temperature coeficients increases as the film thickness decreases. / Tesis

En este trabajo se describe el método de Swanepoel (1983) [1] y el método propuesto por Guerra J A (2010) [2] para caracterizar películas delgadas usando sólo el espectro de transmitancia óptica. La película es caracterizada al quedar determinadas las constantes ópticas y el espesor. Esta tesis presenta una modificación al método de Guerra, a fin de considerar en los cálculos el efecto de la absorción del substrato. La ecuación de transmitancia del sistema película substrato es descrita y obtenida siguiendo la teoría matricial de sistemas multicapas cuya base se encuentra en la teoría electromagnética. Usando el software Wolfram Mathematica v.8.0 se implementa un programa con el método propuesto en el presente trabajo para substratos absorbentes. Este programa es puesto a prueba usando datos de transmitancia óptica simulados y reales. Las medidas son realizadas usando un espectrofotómetro que mide la transmitancia de películas delgadas, en este caso carburo de silicio amorfo hidrogenado (a-SiC:H) depositadas sobre substratos de vidrio ligeramente absorbentes (B270) y fluoruro de calcio (CaF2). Las películas delgadas se fabricaron en el Laboratorio de Ciencias de los materiales de la Sección Física de la Pontificia Universidad Católica del Perú. Las constantes ópticas obtenidas de aplicar el método propuesto por Guerra a la película sobre substrato de CaF2, y aquellas obtenidas aplicando el presente método propuesto para películas sobre substratos de vidrio, son comparadas. / Tesis

El AlN:H es un material prometedor para la pasivación de superficie en celdas solares de silicio con el fin de mejorar su eficiencia de conversión de potencia. La pasivación superficial es la reducción de la tasa de recombinación de superficie de los portadores de carga foto-generados (electrones y agujeros). Con el fin de obtener una mejor comprensión de AlN:H como una capa de pasivación, es importante investigar previamente las propiedades estructurales y morfológicas de diferentes películas delgadas AlN:H. Esta tesis investiga la influencia del hidrógeno en las propiedades estructurales y morfológicas de las películas delgadas de nitruro de aluminio hidrogenado (AlN:H) de ~ 100 nm de espesor. Para lograr este objetivo, las muestras se produjeron por pulverización reactiva en c-Si de tipo p (CZ, 100, dopado con boro, 10 – 20 Ωcm) bajo tres condiciones diferentes de flujo de hidrógeno y dos temperaturas del sustrato diferentes durante el proceso de deposición. La caracterización y análisis de las películas delgadas depositadas se realizó mediante espectroscopia de rayos X de energía dispersiva (EDX), espectroscopia de infrarrojos por transformada de Fourier (FTIR), espectroscopia de emisión óptica de descarga luminiscente (GDOES) para análisis de composición y por medio de mediciones de difracción de rayos X (XRD) y reflectometría de rayos X (XRR) para análisis estructurales y morfológicos. Este trabajo indica que el contenido de hidrógeno en la película delgada depositada produce algunos cambios morfológicos y estructurales en las películas delgadas AlN. Todas las películas delgadas depositadas tienen la estructura cristalina de wurtzita hexagonal. Sin embargo, las mediciones de XRD muestran una disminución en la orientación (002) y un aumento de la orientación de la mezcla entre (100) y (110), con el aumento del flujo de H2. Esta variación implica que el eje c de la película cambia de perpendicular (002) a paralelo (100, 110) con respecto a la superficie del sustrato. El análisis XRR revela que un aumento del flujo de H2 reduce la rugosidad de la película. Adicionalmente, a través de GDOES se confirma la presencia de hidrógeno en todo el volumen de la película delgada con una tendencia a difundirse hacia las superficies. / Tesis

Los 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. / The complex refractive indices of formamidinium cesium lead mixed-halide (FA0.83Cs0.17Pb(I1 − xBrx)3) perovskite thin films of compositions ranging from x = 0 to 0.4, with both flat and wrinkle-textured surface topographies, are reported. Films are characterized using a combination of variable angle spectroscopic ellipsometry and spectral transmittance in the wavelength range of 190 nm to 850 nm. Optical constants, film thicknesses and roughness layers are obtained point-by-point by minimizing a global error function, without using optical dispersion models, and including topographical information supplied by a laser confocal microscope. To evaluate the bandgap engineering potential of the material, the optical bandgaps and Urbach energies are then accurately determined by applying a band fluctuations model for direct semiconductors, which considers both the Urbach tail and the fundamental band-to-band absorption region in a single equation. With this information, the composition yielding the optimum bandgap of 1.75 eV for a Si-perovskite tandem solar cell is determined. / Tesis

Magíster en Ciencias, Mención Física / Este trabajo analiza la morfología y los mecanismos de crecimiento en películas delgadas de oro sobre mica moscovita. Para lograr esto, se prepararon películas delgadas de oro de 1.5 a 40 nm de espesor nominal, mediante el método de deposición físico en fase vapor. Las condiciones de las evaporaciones fueron: presión de 10^-4 Pa; temperatura de evaporación entre los 110 y 790 K. La información topográfica de las películas delgadas se obtuvo mediante microscopia de fuerza atómica (AFM) para las muestras no conductoras y microscpía de efecto túnel (STM) para las muestras elétricamente continuas. Las películas evaporadas a temperatura ambiente, logran recubrir completamente el sus- trato cuando el espesor evaporado es de 8 nm o superior. Para las muestras con espesores inferiores a 8 nm, las mediciones topográficas se realizaron mediante AFM, el diámetro pro- medio de grano es constante para los distintos espesores evaporados, el exponente de Avrami es 1.06. Para las muestras con espesores mayores a 8 nm las mediciones topográficas se rea- lizaron mediante STM, en esta serie el diámetro promedio de grano aumenta con el espesor, el índice de Hurst es 1 para las distintas muestras y el exponente dinámico de crecimiento es 2.55. Se evaporaron muestras a temperaturas distintas a la ambiente, de espesores de 1.5 y 3.0 nm. Estas fueron caracterizadas mediante AFM e indican que la altura de los granos que forma el oro sobre la mica es mayor mientras menor es la temperatura del sustrato durante la evaporación. Las muestras fabricadas a temperatura sobre los 300 K muestran cambios de colores y topográficos a través del tiempo. Los resultados muestran que los depósitos fabricados a temperatura ambiente poseen nucleación instantánea y que están dominados por la barrera de Schwoebels-Ehrlich. Los depósitos fabricados a temperatura sobre los 300 K muestran que no hay una relación directa entre el tiempo en que la mica es sometida a un tratamiento térmico y la morfología que tendrá el depósito de oro, esto puede atribuirse a los procesos de hidroxilación que suceden en la mica o a la desorción de potasio superficial.

Películas delgadas amorfas semiconductoras de amplio ancho de banda del compuesto pseudobinario (SiC)1-x(AlN)x fueron depositadas por pulverización por un sistema de dos magnetrones de radio frecuencia sobre CaF2, MgO, Al2O3 y vidrio. Con el fin de determinar el ancho de banda óptico versus la composición de la película, se realizaron medidas espectroscópicas de la transmisión de donde el índice de refracción y el coeficiente de absorción fueron calculados y medidas espectroscópicas de la dispersión de energía (EDS) de donde la composición fue determinada. El ancho de banda óptico es determinado para cada composición a partir del coeficiente de absorción de dos maneras distintas: según el gráfico de Tauc y utilizando el gráfico de (αhν)2. la dependencia del ancho de banda con la composición x puede ser descrita por la ley empírica de Vegard para aleaciones. / Tesis