Publicación a texto completo no autorizada por el autor / Expone la fabricación de películas superconductoras YBa2Cu3O7 (YBCO) mediante el método de deposición de solución química (DSQ) sobre el sustrato monocristalino SrTiO3 [100]; dicho sustrato posibilitó un crecimiento de la película en forma preferencial en la dirección del eje-c. Se fabricaron tres películas utilizando las temperaturas de sinterizado de: 820 oC, 840 oC y 860 oC. El segundo objetivo es caracterizar las películas superconductoras por medio de imágenes ópticas, DRX y medidas de momento magnético vs la temperatura. La preparación de la solución química, se realizo por el método de precipitación de partículas siguiendo la ruta del método Sol-Gel, para esto, se utilizaron acetatos de ytrio, bario y cobre, las cuales fueron precipitadas en ácido oxálico. Se obtuvo la formación de los oxalatos de Y, Ba y Cu en fase de precipitación coloidal. Para la DSQ de dichos oxalatos en los sustratos se utilizó una Pipeta de Fisher. Posteriormente las películas depositadas fueron sometidas individualmente a tratamiento térmico, para esto se siguieron las siguientes etapas: precursor, calcinado y sintetizado. Obteniendo así una película de YBCO deposita sobre el sustrato SrTiO3. La observación de las imágenes ópticas, con un aumento de X100, mostro la morfología superficial de las películas, se obtuvo una deposición no homogénea con grietas típicas de las cerámicas sometidas a grandes esfuerzos, granos con orientación en el eje-c. Obteniéndose una mejor morfología superficial en la imagen tomada a la muestra prepara a la temperatura de 860 oC. El análisis de la DRX muestra claramente los picos del sustrato SrTiO3, en las direcciones (100) (200) y (300), estos picos se repetirán en todos las muestras. También confirma el crecimiento epitaxial preferencial (00l) de los cristalitos del YBCO; son claramente apreciables picos correspondientes al YBCO en las direcciones (002), (003), (004), (005), (006), (007), además se observo la presencia de otras fases como Y2O3, Y2BaCuO5, BaCuO2, Cu2BaO2, además se observa un mayor grado de epitaxia en la muestra preparada a la temperatura de 860 oC. Los resultados de las medidas del momento magnéticas en procesos Zero Field Cooling (ZFC) y Field Cooling (FC) vs. la temperatura, confirmaron la fabricación películas superconductoras con temperatura crítica superconductora de 90 K, para las tres muestras. / 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.

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.

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

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.

En el presente trabajo de tesis se presenta el estudio de las propiedades ópticas y electroquímicas de las películas delgadas de carburo de silicio amorfo y carburo de silicio amorfo hidrogenado. Las películas fueron fabricadas mediante la técnica de pulverización catódica de radiofrecuencia en una atmosfera de argón e hidrógeno sobre sustratos de silicio y de sílice fundida. Se evaluó el impacto de hidrógeno al introducir un flujo de 3 sccm durante el proceso de deposición de las películas de a-SiC y el impacto de un tratamiento químico, antes y después de la inmersión de las películas delgadas de a-SiC y a-SiC:H en una solución de ácido sulfúrico 1M durante 96 horas. Se utilizaron métodos y modelos apropiados para recuperar el índice de refracción, el coeficiente de absorción, el espesor, la energía de Urbach y el ancho de banda de las películas delgadas, a partir de mediciones de transmitancia óptica por espectroscopia UV-VIS. El efecto de la superposición de las colas de Urbach en la región de absorción fundamental solo es tomado en consideración por el modelo de fluctuaciones de banda, por lo cual se considera que los valores del ancho de banda determinados por este modelo son más precisos. Las propiedades vibratorias de los diferentes enlaces que forman las estructuras de a-SiC y a-SiC:H se obtuvieron a partir de mediciones de espectroscopia infrarroja por transformada de Fourier. Con el ingreso de hidrógeno, se revela la aparición de los picos de Si-CH, Si-H y C-H, adicionales a los picos de Si-O y Si-C característicos de a-SiC. Luego del tratamiento químico, se reporta el inicio de un proceso de oxidación en ambas estructuras, siendo verificado a partir de la densidad de enlaces y de la aparición de 4 picos en la región de 790 cm-1 – 1200 cm-1 para el a-SiC. La interfaz semiconductor – electrolito se caracterizó a partir de mediciones de espectroscopia de impedancia electroquímica. Los diagramas de Nyquist revelan la contribución de la región de espacio de carga del SiC y de la capa de óxido nativo que se forma sobre el SiC. Las contribuciones capacitivas y resistivas de las muestras se evaluaron a partir de la obtención de un circuito equivalente que representa los sistemas estudiados

Magíster en Ciencias, Mención Física / El efecto electroadsorptivo es la adsorción de gas sobre una superficie sólida estimulada o inhibida por la acción de un campo eléctrico, el que modifica la densidad de electrones en la superficie. Esta tesis estudió el efecto electroadsortivo de una mezcla gaseosa de NO2-O2 sobre una superficie de óxido de estaño. El experimento requirió del diseño e implementación de una cámara de vacío dedicada al proceso de electroadsorción. El montaje hace posible que una muestra sea polarizada a distintos voltajes en condiciones de alto vacío, permitiendo transferir la muestra (sin interrumpir la polarización) desde la cámara de adsorción a la cámara de análisis de espectroscopia de fotoelectrones (XPS) para realizar las mediciones. La cámara de adsorción puede inundarse con una mezcla gaseosa de NO2-O2 obtenida por descomposición térmica de nitrato de plomo Pb(NO3)2. Un espectrómetro de masas permite la monitorización de la composición de los gases en cualquier instante. Las muestras fueron preparadas por sputtering asistido por radiofrecuencia. Se usó un blanco de SnO2 en una atmósfera de O2/Ar. El material fue depositado en una oblea de silicio con 100 nm de óxido térmico, seguido de un tratamiento térmico a 400ºC durante 10 horas en atmósfera de aire sintético. Posteriormente, la oblea fue cortada en piezas rectangulares de 10x12 mm. Un delgado (~100 nm de espesor) contacto de cobre en forma de C fue evaporado sobre su superficie, mientras que su parte posterior fue metalizada con aluminio, creando así contactos para polarizar la muestra. Las condiciones del potencial aplicado que permiten que la superficie del SnO2 sea equipotencial se determinaron midiendo el potencial en la superficie con un multímetro y con XPS para detectar posibles corrimientos en la señal. Usando la cámara previamente mencionada, se estudió el efecto electroadsortivo del NO2+O2 sobre SnO2 aplicando distintos potenciales a la parte trasera de la muestra, desde -15 V a +15 V, mientras su superficie se encontraba aterrizada. Las medidas de XPS revelaron la presencia de nitrógeno elemental, así como de óxidos de nitrógeno (NO3 y NO2) en la superficie del óxido metálico. La aplicación de un potencial negativo a su cara posterior inhibe la adsorción de estos óxidos, mientras que la aplicación de un potencial positivo la promueve. No se observó una modificación apreciable en la adsorción del nitrógeno elemental. / Este trabajo ha sido parcialmente financiado por Proyecto ACT1117, Beca de Magíster Nacional CONICYT, FONDECYT regular 1140759

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Investiga los efectos de la incorporación de nitrógeno y flúor sobre la micro estructura y las propiedades mecánicas de películas de carbono amorfo hidrogenados, H C a : − , depositados por la técnica "Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition" (PECVD). La composición química es estudiada por técnicas de “Ion Beam Analysis” (IBA). La densidad de la película es obtenida combinando los resultados de análisis de rayos de iones y el espesor de la película determinado por un perfilometro. Las modificaciones de las micro estructura de la película fueron determinadas por espectroscopia Raman y los enlaces químicas por espectroscopia de fotoelectrones de Rayos-X. Una especial atención es puesta en las propiedades mecánicas como la tensión interna y la dureza. Encontramos que la incorporación de nitrógeno en la película no cambia las propiedades “diamon-like”, para después obtener una progresiva grafitación con la incorporación de nitrógeno. En este caso observamos una reducción de la tensión interna sufriendo cambios en la dureza de la película que es atribuido a la reducción de conexiones en la rede. Con el incremento del contenido del flúor tenemos como resultados películas tipo polímeros (“polymer-like”) con pequeñas reducciones de la dureza y la tensión interna. / Tesis