In the present thesis the optical and light emission properties of two systems consisting of Tb3+ and Yb3+ doped amorphous AlOxNy thin films and Tb3+ doped polycrystalline AlN thin films were analyzed. In the two ions system, to obtain an adequate luminescent emission, commonly a significant effort must be made to find a suitable concentration of dopants and elemental composition of the host material. An interesting and highly efficient method is a combinatorial approach, allowing a high velocity screening of a wider range of properties. In the present work a combinatorial gradient based thin film libraries of amorphous AlOxNy:Yb3+, AlOxNy:Tb3+ and AlOxNy:Tb3+:Yb3+ have been prepared by radio frequency co-sputtering from more than one target. In the prepared libraries, the Tb and Yb concentration range spreads along with the oxygen to nitrogen ratio of the host matrix all over the substrate area. Concentrations ranges for each ion were established for producing high emission intensity samples, along with an analysis of the light emission features of Yb3+ ions with Tb3+ ions as sensitizers for cooperative down conversion process. Using different annealing temperatures the activation energy of the rare earth ions and thermal-induced activation mechanisms are evaluated. Here we show that the different oxygen to nitrogen ratios in the host composition affect the light emission intensity. According to experimental results, there is a strong enhancement of the Yb3+ related emission intensity over the Tb3+ emission in codoped films with Tb:Yb concentration ratios near to 1:2, at 850°C. Thus, suggesting the sensitization of Tb3+ ions through an AlOxNy matrix and the cooperative energy transfer between Tb3+ and Yb3+ ions as the driven mechanism for down conversion process with promising applications in silicon solar cells. At the end of this first part, the optimal elemental composition and optimal annealing temperature in the investigated ranges to achieve the highest Yb3+ emission intensity upon sensitization of Tb3+ ions is reported. The second system studied consists of Tb3+ doped AlN layers prepared by reactive magnetron sputtering and analyzed using the conventional one at a time approach. In this work, two types of thermal treatments have been applied: substrate heating during deposition of the films and post deposition rapid thermal annealing, with varying temperature from non intentional heating up to 600°C. The composition, morphology and crystalline structure of the films under different thermal processes and temperatures were investigated along with their optical and light emission properties, with the aim of maximizing the Tb3+ emission intensity. The polycrystalline nature of the films was confirmed by X-ray diffraction under grazing incidence, and the influence of substrate temperature on the crystalline structure was reported. Atomic force microscopy and scanning electron microscopy has revealed the smooth grainy surface quality of the AlN:Tb3+ films. The highest Tb3+ photoluminescence emission intensity was achieved in the film treated with rapid thermal annealing process. For a more detailed study of the post deposition annealing treatments, temperature was further increased up to 900°C, and the influence of annealing temperature on the emission properties was investigated by photoluminescence and photoluminescence decay measurements. An increase in the photoluminescence intensity and photoluminescence decay time was observed upon annealing for the main transition of Tb3+ ions at 545 nm, which was attributed to a decrease of non radiative recombination and increase of the population of excited Tb3+ ions upon annealing. Additionally, using the characterized films as active layer, direct current and alternate current thin film electroluminescence devices were designed and investigated.

La plataforma interior del Sur de la provincia de Buenos Aires (El Rincón) es un ambiente altamente variable, escasamente conocido y de gran importancia para la región. En la presente investigación se realiza por primera vez un estudio integral del área relacionando la variabilidad climática, las características espacio-temporales de la hidrografía de la plataforma interior y sus implicancias en la vida marina y consecuentemente en la pesca como actividad económica regional. A partir del análisis de la variabilidad de las precipitaciones, balances hídricos y caudales de los principales ríos del área de estudio con relación al ENSO, se concluyó que el Niño 2002-2003 generó un período húmedo en el área de estudio. A su vez, la Niña 2007-2008 generó una fuerte sequia en esos años y mitad de 2009. El evento Niña 2007-2008 tuvo un gran impacto en la hidrografía costera del área de estudio por la disminución en las precipitaciones y en el monto total de las descargas de ríos que aportan agua dulce, nutrientes y sedimentos. La altura del oleaje de la zona costera de Monte Hermoso y Pehuén Co oscila entre 0,25 y 1 m, con períodos menores a 8 segundos. Alturas mayores a 2 m y períodos mayores a 12 segundos tienen sólo el 1 % de probabilidad de ocurrir. Estos resultados son directamente aplicables a la deriva litoral de la zona de estudio y al transporte de sedimentos. La temperatura superficial del mar osciló entre 6 °C a mediados de invierno y 23 °C en verano. La salinidad del mar es muy alta (entre ~34 y 36) como también la turbidez (entre 20 y 100 NTU). Se demostró entonces la gran influencia del estuario de Bahía Blanca en la hidrografía de la zona costera de Pehuén Co y Monte Hermoso. Se utilizaron imágenes satelitales Aqua MODIS (1 km) como herramienta para obtener datos físicos y biológicos de la zona del Rincón. Se realizó la validación del producto temperatura superficial del mar en la zona de El Rincón con datos in situ y se obtuvieron resultados precisos. Por otro lado, se determinaron las propiedades ópticas inherentes aph, bbp y adg (absorción por fitoplancton, retrodispersión por material particulado y absorción por material detrítico) como proxy de las características físico-biológicas del agua y la clorofila-a a la vez que se analizó la variabilidad inter-anual y estacional de las mismas en el período 2002-2010. El análisis de las series de tiempo demostró que la variabilidad temporal de los parámetros estuvo dominada por la señal estacional. En la zona costera aph y bbp presentaron una tendencia positiva y una fuerte variabilidad inter-anual. Finalmente, se relacionó los desembarques totales anuales de pesca en el puerto de Bahía Blanca con la variabilidad interanual de los parámetros físico-biológicos oceanográficos y atmosféricos. Se demostró que las fluctuaciones climáticas evidenciadas en el presente estudio a partir de las precipitaciones y caudales, generan cambios en la composición física del agua alterando en principio la base de la cadena trófica marina (fitoplancton) y directa o indirectamente al zooplancton y las comunidades pelágicas. / The inner shelf of the South of the Buenos Aires Province (El Rincón) is a highly variable environment, which is very important for the natural resources of the area and it remains unknown. In the present work a comprehensive study of the relationship between the climate variability, the spatial and temporal physical characteristics of the inner shelf and the impacts on the marine biology is presented for the very first time. The climate variability was analyzed by the oscillation of the precipitations, the water balances and discharge of the main rivers. It was conclude that the Niño event (2002-2003) produced a wet period in the area. On contrary, the Niña event (2007-2008) was responsible of a strong drought which continued until mid 2009. La Niña event had a major impact on the coastal hydrography of the study area because of the diminution of the precipitations and the discharge of the rivers, which provide fresh water, nutrients and sediments to the system. Most of significant wave heights of the coastal zone of Monte Hermoso and Pehuén Co ranged between 0,25 and 1 m, related to significant periods of less than 8 seconds. Wave heights of more than 2 m and periods longer than 12 seconds had only 1 % chance of occurring. These results are important to explain the littoral drift and sediment transport of the study area. Sea surface temperature oscillated between 6 °C in winter and 23 °C in summer. High values of salinity and turbidity were registered (~34 – 36, 20 – 100 NTU, respectively). The physical characteristics of the coastal hydrography of Monte Hermoso and Pehuén Co are clearly driven by the influence of the Bahia Blanca estuary plume on the study area. MODIS Aqua satellite imagery was used as a tool to obtain physical and biological data of El Rincón zone. The validation of Sea Surface Temperature product was done with in situ dataset obtaining accurate results. In addition, the inherent optical properties (IOPs) aph, bbp and adg (absorption by phytoplankton, backscattering by particulate matter, absorption by colored dissolved organic matter) and chlorophyll-a were used as a proxy to determine the spatial and temporal distribution of the physical and biological characteristics of the sea between 2002-2010. The time series analysis demonstrated that the temporal variability of the parameters was mainly produced by the seasonal signal. In the coastal zone, aph and bbp had positive tendency and a high inter annual variability. Finally, annual fish landings in the Bahía Blanca port were related to inter annual variability of the physical-biological oceanographic and atmospheric parameters. The climate fluctuations (precipitations and discharge of the rivers) produce changes in the physical composition of the water, altering the sea food web (phytoplankton) and the zooplankton and pelagic communities.

TÍTULO: Funcionalización de nanomateriales de carbono: Propiedades optoelectrónicas de nanotubos de carbono y aplicaciones de nanopartículas de diamante en catálisis y biocatálisis. INTRODUCCIÓN: En las últimas décadas los nanomateriales han adquirido gran importancia debido a su repercusión en la sociedad. De entre los nanomateriales, aquellos basados en carbono se encuentran entre los más estudiados por sus potenciales aplicaciones. La presente tesis doctoral se ha centrado en la funcionalización de dos de los nanomateriales basados en carbono más prometedores: los nanotubos de carbono de pared única (SWCNT) y las nanopartículas de diamante (npD). RESULTADOS: En conjunto los trabajos descritos en la presente tesis demuestran que la funcionalización los SWNT puede modificar las propiedades fotoquímicas de los mismos y que los materiales resultantes presentan diferentes respuestas frente a estímulos luminosos. Por otra parte el método descrito para la purificación de nanopartículas de diamante presenta ventajas a la hora de funcionalizar de forma eficiente este nanomaterial, mejorando sus propiedades y las de sus derivados. Estas mejoras se traducen en la mayor actividad de catalizadores y biocatalizadores que usan como soporte este tipo de nanopartículas. CONCLUSIONES: En conjunto los trabajos descritos en la presente tesis demuestran que la funcionalización los SWNT puede modificar las propiedades fotoquímicas de los mismos y que los materiales resultantes presentan diferentes respuestas frente a estímulos luminosos. Por otra parte el método descrito para la purificación de nanopartículas de diamante presenta ventajas a la hora de funcionalizar de forma eficiente este nanomaterial, mejorando sus propiedades y las de sus derivados. Estas mejoras se traducen en la mayor actividad de catalizadores y biocatalizadores que usan como soporte este tipo de nanopartículas. / Martín González, R. (2011). Funcionalización de nanomateriales de carbono: Propiedades optoelectrónicas de nanotubos de carbono y aplicaciones de nanopartículas de diamante en catálisis y biocatálisis [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/11099 / Palancia

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

[ES] Uno de los retos más importantes de la sociedad actual es la obtención de energía de forma sostenible, limpia y eficiente. Por ello, gran parte de la investigación actual en el campo de la química y la ciencia de los materiales centra sus esfuerzos en la búsqueda y estudio de nuevas generaciones de materiales que permitan una transición energética desde el modelo energético tradicional hacia un modelo más sostenible. En este contexto, las propiedades eléctricas de los materiales, relacionadas con la generación y transformación de energía, juegan un papel esencial. En esta tesis se estudian dos tipos de materiales híbridos con distinta estructura y composición, pero que combinan excelentes propiedades eléctricas y ópticas. Por una parte, los clústeres octaédricos de molibdeno, ya conocidos desde hace décadas, han demostrado ser excelentes materiales en catálisis. En los últimos tiempos, la investigación alrededor de este material se ha centrado en el estudio de sus propiedades ópticas y electrónicas y sus aplicaciones en sensores y dispositivos emisores de luz. Por otra parte, las perovskitas híbridas halogenadas son ampliamente conocidas en el campo de la generación energética por sus elevadas eficiencias, movilidad de cargas y alta eficiencia de emisión de luz. Se han estudiado dos estructuras de perovskita híbrida halogenada: una 3D, cuyas propiedades son ampliamente conocidas, y otra con estructura multidimensional 2D-3D, donde el carácter laminar le confiere una mejora en la estabilidad. Con el propósito de comprender mejor su interacción luz-materia, en los trabajos desarrollados en la presente tesis, se han realizado mediciones optoelectrónicas a nivel monocristalino. Esto incluye un análisis combinando de medidas de emisión, fotocolección y transporte de carga. Además, se ha investigado su comportamiento como cavidad resonante, así como sus propiedades como generador de energía. Por lo tanto, se ha corroborado que los materiales objeto de estudio, presentan unas propiedades que les confieren diferentes posibilidades de aplicación en diversos ámbitos dentro del campo de la generación energética. / [CA] Un dels reptes més importants de la societat actual és obtenir energia de forma sostenible, neta i eficient. Per això, gran part de la investigació actual en el camp de la química i la ciència dels materials centra els seus esforços en la cerca i l'estudi de noves generacions de materials que permeten una transició energètica des del model energètic tradicional cap a un model més sostenible. En aquest context, les propietats elèctriques dels materials, relacionades amb la generació i la transformació d'energia juguen un paper essencial. En aquesta tesi s'estudien dos tipus de materials híbrids amb diferent estructura i composició, però que combinen propietats elèctriques i òptiques excel·lents. D'una banda, els clústers octaèdrics de molibdè, ja coneguts des de fa dècades, han demostrat ser materials idonis en catàlisi. De fet, en els darrers temps, la recerca al voltant d'aquest material s'ha centrat en l'estudi de les propietats òptiques i electròniques i les aplicacions en sensors i dispositius emissors de llum. D'altra banda, les perovskites híbrides halogenades són àmpliament conegudes al camp de la generació energètica per les seues elevades eficiències, mobilitat de càrregues i alta eficiència d'emissió de llum. S'han estudiat dues estructures de perovskita híbrida halogenada: una de 3D, les propietats de la qual són àmpliament conegudes, i una altra amb estructura multidimensional 2D-3D, el caràcter laminar de la qual li confereix una millora en l'estabilitat. Amb el propòsit de comprendre millor la seua interacció llum-matèria, en els treballs desenvolupats en aquesta tesi, s'han realitzat mesuraments optoelectrònics a nivell monocristal·lí. Això inclou una anàlisi que combina mesures d'emissió, fotocol·lecció i transport de càrrega. A més, s'ha investigat el seu comportament com a cavitat ressonant, així com les seues propietats com a generador d'energia. Per tant, s'ha corroborat que els materials objecte d'estudi presenten unes propietats que els confereixen diferents possibilitats d'aplicació en diversos àmbits dins del camp de la generació energètica. / [EN] One of the most important challenges of today's society is obtaining energy in a sustainable, clean, and efficient way. For this reason, much of the current research in the field of chemistry and materials science focuses its efforts on the search and study of new generations of materials that allow an energy transition from the traditional energy model to a more sustainable model. In this context, the electrical properties of materials, related to the generation and transformation of energy, play an essential role. In this thesis, two types of hybrid materials with different structure and composition, but which combine excellent electrical and optical properties, are studied. On the one hand, octahedral molybdenum clusters have been known for decades and have proven to be excellent materials in catalysis. In fact, in recent times, research around this material has focused on the study of its optical and electronic properties and its applications in sensors and light-emitting devices. On the other hand, halogenated hybrid perovskites are widely known in the field of energy generation for their high efficiencies, charge mobility and high light emission efficiency. Two halogenated hybrid perovskite structures were studied: one 3D, whose properties are widely known, and another with a 2D-3D multidimensional structure, where the laminar character confers an improvement in stability. To better understand its light-matter interaction, in the work developed in this thesis, optoelectronic measurements have been carried out at the monocrystalline level. This includes a combined analysis of emission, photocollection and charge transport measurements. In addition, its behavior as a resonant cavity has been investigated, as well as its properties as an energy generator. Therefore, it has been confirmed that the materials under study have properties that give them different application possibilities in various areas within the field of energy generation. / Segura Sanchis, E. (2024). Propiedades ópticas y eléctricas de monocristales de materiales híbridos [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/202755

Organic semiconductors are being investigated as an alternative to more traditional materials such as silicon, for the fabrication of different types of electronic devices. The advantages of such materials are flexibility, lightness and quick and low cost device production methods. In this thesis we analyze some small molecule organic semiconductors for their use in devices such as thin film transistors and photovoltaic cells. These materials, deposited in thin films on glass by thermal vacuum evaporation, are copper phthalocyanine (CuPc) and pentacene, p-type materials, fullerene (C60), PTCDA and PTCDI-C13, that are n-type. We analyze their optical properties by optical transmittance measurement and photothermal deflection spectroscopy (PDS). By such means we obtain the absorption coefficient of the materials in sub-gap region (near infrared - NIR), directly related with the density of electronic states. Furthermore, we examine thin film microstructure by X-ray diffraction (XRD) in order to observe if it is amorphous or polycrystalline. The data obtained by optical methods are used to calculate optical gap (Eg) and Urbach energy (Eu). The former of these parameters gives important information about the absorption properties of the material in the visible and NIR ranges of the spectrum, while the latter about the structural disorder in the film. Since a clear model for organic semiconductors is still not defined, in both cases we employ models that are usually considered in the case of inorganic semiconductors. The XRD analysis indicates that, in the deposition conditions used in this work, only C60 grows with amorphous structure while all the other materials are polycrystalline. Such result is used to determine which law can be used to estimate the optical gap: the general law for direct allowed electronic transitions in semiconductors for polycrystalline materials or the Tauc law for amorphous ones. The Urbach law, usually employed to have an idea about the amount of disorder in amorphous films, is used for all our materials as an indicator of thin film quality. Furthermore, we examine the stability of the materials over time under exposure to direct radiation and atmosphere and to compare the results with the ones obtained for samples simply exposed to atmosphere. PTCDA and CuPc have demonstrated to be stable against oxidizing agents that are present in atmosphere while the other materials suffer modifications in their optical properties. Such variations, principally located in the sub-gap region of the absorption region, indicate that an increase in the absorption level is obtained, probably due to the presence of defects that could work as charge carrier traps. Annealing treatments are performed on the degraded materials to observe that the degradation process is not reversible. Organic photovoltaic cells always include a heterojunction between two semiconductors, so the same study is performed on mixtures of two materials, a p-type and an n-type one, testing all the possible combinations between the investigated materials. The films are obtained by co-evaporating the two materials in 1:1 proportion. A mixture containing a degrading material also degrades. Heat treatments performed on the samples yield a partial crystallization of some materials but not of others and fail to recover the original optical properties when degradation occurs. Finally, two types of devices are fabricated: thin film transistors (TFTs) using PTCDI-C13 and diodes with CuPc. In the first case we obtain very interesting results, determining that the devices work as typical n-type channel transistors. An analysis of the device characterizations allows us to determine the density of electronic states in the channel obtaining a result that is very similar to the one obtained by optical means on the same material. In the second case we observe the typical diode behaviour but the response with light of such devices, characterized by having a structure similar to the one of Schottky type solar cells, is very low. / Los semiconductores orgánicos están siendo investigados como alternativos a materiales más tradicionales, como el silicio, para la fabricación de varios tipos de dispositivos electrónicos. Las ventajas que presentan tales materiales son flexibilidad, ligereza, rapidez y bajo coste de los métodos de producción de los dispositivos orgánicos. En esta tesis se analizan algunos semiconductores orgánicos de molécula pequeña para su aplicación en dispositivos como los transistores en capa delgada y las células fotovoltaicas. Tales materiales, depositados en capa delgada por evaporación térmica en vacío, son ftalocianina de cobre (CuPc) y pentaceno, de tipo p, fullereno (C60), PTCDA y PTCDI-C13, de tipo n. Se analizan las propiedades ópticas de ellos por medio de la medida de Trasmitancia Óptica y de la Espectroscopia de Deflección Fototérmica (PDS). Además se analiza la microestructura de las capas delgadas por difracción de rayos X (XRD) con el objetivo de observar si las capas tienen estructura amorfa o policristalina. Los datos son utilizados para calcular el gap óptico (Eg) y la energía de Urbach (Eu). Se analiza la estabilidad de los materiales con el pasar del tiempo y la exposición a irradiación directa, por un lado, y a la atmosfera, por otro lado. El fullereno es el único material que se deposita con estructura amorfa. Además se ha observado que CuPc y PTCDA son estables frente a la degradación por exposición a agentes oxidantes. Las células fotovoltaicas orgánicas incluyen siempre una heterounión entre dos semiconductores, así que se repite el mismo estudio sobre mezclas de dos materiales, uno de tipo p y otro de tipo n, probando todas las combinaciones posibles con los materiales analizados. Se observa que en una mezcla que incluya un material que presenta inestabilidad también hay degradación. Los tratamientos térmicos efectuados sobre las muestras han permiten obtener una parcial cristalización de algunos materiales pero no de otros y no llevan a recuperar las propiedades ópticas originarias, perdidas con la degradación. Finalmente, se fabrican dos tipos de dispositivos: TFTs de PTCDI-C13 y diodos de CuPc. En el primer caso se obtienen resultados interesantes, detectando que los dispositivos funcionan como típicos transistores en capa delgada de tipo n. En el segundo caso se observa el típico comportamiento de los diodos. Sin embargo, la respuesta con luz de tales dispositivos, de estructura análoga a fotocélulas de tipo Schottky, es muy escasa.

El desarrollo de las tecnologías ópticas de transmisión permite disponer hoy en día de grandes anchos de banda y elevadas velocidades de transmisión, lo que permite proporcionar servicios de una calidad cada vez mayor a un mayor número de usuarios. Para dar un paso más en el campo de las comunicaciones ópticas es necesario el desarrollo de dispositivos fotónicos que puedan realizar directamente en el dominio óptico las tareas de procesado de la red, sin necesidad de una conversión al dominio eléctrico que limite la velocidad de transmisión final. Una de las posibles alternativas para conseguir este tipo de dispositivos de procesado óptico es el uso de estructuras periódicas como los cristales fotónicos. En esta tesis doctoral se ha estudiado la utilización de estructuras periódicas para la realización de funciones de procesado directamente en el dominio óptico, como el guiado, la creación de líneas de retardo y compensadores de dispersión ultracompactos, o la implementación de una puerta lógica XOR basada en elementos de onda lenta. Además de estas funcionalidades, también se han estudiado diversos aspectos de interés de este tipo de estructuras periódicas, como son la influencia de la longitud finita en guías de cristal fotónico, el uso de estructuras de onda lenta para la mejora de los efectos no lineales de los materiales, o el incremento de las pérdidas de propagación en las regiones de baja velocidad de grupo. También se ha propuesto una nueva configuración de cristal fotónico consistente en una red de columnas de Silicio en un medio de sílice, la cual proporciona una serie de ventajas respecto a las configuraciones de agujeros en un medio de alto índice utilizadas habitualmente. Se han podido fabricar y caracterizar diversas muestras de algunas de las estructuras estudiadas teóricamente, lo que ha permitido comprobar que su comportamiento real se ajusta a los resultados obtenidos en la fase de diseño. Comentar que, tanto en la fase de diseño como en la de f / García Rupérez, J. (2008). Estudio de los fenómenos de onda lenta y dispersión en estructuras periódicas de fotónica integrada [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/2963 / Palancia

[FR] Ce travail rapporte une investigation sur l’élaboration et la caractérisation de quelques oxydes transparents conducteurs, en occurrence l’oxyde de zinc (ZnO), l’oxyde de titane (TiO2) et l’oxyde de nickel (NiO). En revanche, une étude d’hétérojonction d’une couche de pérovskite déposée sur une couche de ZnO a été faite. Le spin coating et le spray pyrolyse qui sont des techniques simples et à faible coût ont été utilisées pour réaliser les différents dépôts. Les films obtenus ont été caractérisés par la Diffraction des Rayons X (DRX), la spectroscopie UV- Visible et la Microscopie Electronique à Balayage (MEB). En vue d’améliorer les propriétés de des oxydes élaborés, plusieurs dépôts ont été effectués. Le premier dépôt a permis de comparer leurs différentes propriétés. L’oxyde de zinc a présenté les meilleures propriétés par rapport aux autres. Il a fait preuve d’une bonne transmittance supérieure à 80%, une bande interdite de plus de 3,25 eV et une bonne cristallinité. Un dépôt a été effectué pour étudier l’influence de la concentration de la solution de ZnO sur ses différentes propriétés. Il est ressorti de cette étude que 0,5 M a donné les meilleurs résultats avec une transmittance de plus de 80% dans le visible et une bande interdite de 3,25 eV. Pour le dépôt de l’étude de l’effet du nombre de couches sur les différentes propriétés, quatre échantillons ont été produits (1 couche, 2 couches, 3 couches et 4 couches). L’échantillon à 4 couches a présenté les plus bons résultats. En plus d’avoir une transparence dans le visible de plus 70% et une bande interdite de 3,25 eV, il possède le plus de grains. Les résultats du dopage de l’oxyde de zinc par l’alumine ont montré que ses propriétés s’améliorent avec le dopage. Ainsi, l’échantillon dopé à 10% a donné de bons résultats comparés aux autres. Sa transmittance est plus de 90% et sa bande interdite est de 3,41 eV. Pour tous les dépôts, les résultats de la diffraction des rayons X ont révélé que l’oxyde de zinc présente deux principaux pics caractéristiques correspondant aux plans cristallographiques (002) et (101). Tous les films de ZnO produits sont polycristallins. Les résultats de l’UV-Visible ont montré que les oxydes élaborés ont une transmittance autour de 80% et une large bande interdite qui varie entre 3,20 eV et 3,41 eV. La perception des grains sur les images MEB a confirmé la cristallinité des films. Les pics identifiés du film de TiO2 correspondent aux plans (101) et (004), tous correspondant à la phase anatase tétragonale du TiO2. L'orientation préférentielle des grains est la direction (101). L’analyse de la DRX de NiO a montré que le pic indexé (111) à 37,636° correspond à la structure cubique des nanoparticules de NiO. Les dépôts de pérovskite sur la couche de ZnO en hétérojonction a révélé une bonne adhésion entre les deux couches. Ces dépôts ont permis d’étudier leurs stabilités et d’initier la fabrication d’une cellule solaire. / [ES] En este trabajo se informa de una investigación sobre el desarrollo y la caracterización de una serie de óxidos conductores transparentes, a saber, óxido de zinc (ZnO), óxido de titanio (TiO2) y óxido de níquel (NiO). Por otra parte, se llevó a cabo un estudio de heterounión de una capa de perovskita depositada sobre una capa de ZnO. Para producir los distintos depósitos se utilizaron técnicas sencillas y de bajo coste, como el recubrimiento por centrifugación y el pirólisis por pulverización. Las películas obtenidas se caracterizaron por difracción de rayos X (DRX), espectroscopia UV-Visible y microscopía electrónica de barrido (SEM). Para mejorar las propiedades de los óxidos producidos, se realizaron varios depósitos. El primer depósito se utilizó para comparar sus diferentes propiedades. El óxido de zinc mostró las mejores propiedades en comparación con los demás. Mostró una buena transmitancia de más del 80%, una brecha de banda de más de 3,25 eV y una buena cristalinidad. Se llevó a cabo una deposición para estudiar la influencia de la concentración de la solución de ZnO en sus distintas propiedades. El estudio demostró que 0,5 M daba los mejores resultados, con una transmitancia superior al 80% en el visible y una separación de banda de 3,25 eV. Se fabricaron cuatro muestras (1 capa, 2 capas, 3 capas y 4 capas) para estudiar el efecto del número de capas en las distintas propiedades. La muestra de 4 capas dio los mejores resultados. Además de tener una transparencia visible superior al 70% y un bandgap de 3,25 eV, presentaba la mayor cantidad de granos. Los resultados del dopaje del óxido de zinc con alúmina mostraron que sus propiedades mejoraban con el dopaje. La muestra dopada al 10% dio buenos resultados en comparación con las demás. Su transmitancia era superior al 90% y su brecha de banda era de 3,41 eV. Para todos los depósitos, los resultados de difracción de rayos X revelaron que el óxido de zinc tiene dos picos característicos principales correspondientes a los planos cristalográficos (002) y (101). Todas las películas de ZnO producidas son policristalinas. Los resultados de UV-Visible mostraron que los óxidos producidos tienen una transmitancia de alrededor del 80% y una amplia banda de separación que varía entre 3,20 eV y 3,41 eV. La percepción de los granos en las imágenes SEM confirmó la cristalinidad de las películas. Los picos identificados en la película de TiO2 corresponden a los planos (101) y (004), todos ellos correspondientes a la fase anatasa tetragonal del TiO2. La orientación de grano preferida es en la dirección (101). El análisis XRD del NiO mostró que el pico indexado (111) a 37,636° corresponde a la estructura cúbica de las nanopartículas de NiO. Los depósitos de perovskita sobre la capa de heterounión de ZnO revelaron una buena adherencia entre ambas capas. Estos depósitos permitieron estudiar su estabilidad e iniciar la fabricación de una célula solar. / [CA] Aquest treball informa d'una investigació sobre l'elaboració i caracterització d'alguns òxids conductors transparents, concretament l'òxid de zinc (ZnO), l'òxid de titani (TiO2) i l'òxid de níquel (NiO). D'altra banda, es va fer un estudi d'heterounió d'una capa de perovskita dipositada sobre una capa de ZnO. Per produir els diferents dipòsits es van utilitzar el recobriment per centrifugació i l'esprai de piròlisi, que són tècniques senzilles i de baix cost. Les pel·lícules obtingudes es van caracteritzar per difracció de raigs X (XRD), espectroscòpia UV-Vis i microscòpia electrònica d'escaneig (SEM). Pero tal de millorar les propietats dels òxids elaborats, s'han realitzat diversos dipòsits. El primer dipòsit va permetre comparar les seves diferents propietats. L'òxid de zinc va mostrar les millors propietats en comparació amb els altres. Va a demostrar una bona transmitància superior al 80%, un interval de banda superior a 3,25 eV i una bona cristalinitat. Es va fer un dipòsit per estudiar la influència de la concentració de la solució de ZnO en les seves diferents propietats. D'aquest estudi es va comprovar que 0,5 M va donar els millors resultats amb una transmitància de més del 80% en el visible i un interval de banda de 3,25 eV. Per a la presentació de l'estudi de l'efecte del nombre de capes sobre les diferents propietats, es van produir quatre mostres (1 capa, 2 capes, 3 capes i 4 capes). La mostra de 4 capes va mostrar els millors resultats. A més de tenir una transparència en el visible de més del 70% i un interval de banda de 3,25 eV, és el que té més grans. Els resultats del dopatge d'òxid de zinc amb alúmina van a demostrar que les seves propietats milloren amb el dopatge. Així, la mostra augmentada al 10% va a donar bons resultats en comparació amb les altres. La seva transmitància és superior al 90% i el seu interval de banda és de 3,41 eV. Per a tots els dipòsits, els resultats de la difracció de raigs X van revelar que l'òxid de zinc presenta dos pics característics principals corresponents als plans cristal·logràfics (002) i (101). Totes les pel·lícules de ZnO produïdes són policristalines. Els resultats UV-Vis van mostrar que els òxids elaborats tenen una transmitància al voltant del 80% i una àmplia banda prohibida que varia entre 3,20 eV i 3,41 eV. La percepció dels grans a les imatges SEM va confirmar la cristalinitat de les pel·lícules. Els pics identificats de la pel·lícula de TiO2 corresponen als plans (101) i (004), tots corresponents a la fase anatasa tetragonal de TiO2. L'orientació preferida del gra és la direcció (101). L'anàlisi XRD de NiO va a mostrar que el pic indexat (111) a 37,636 ° correspon a l'estructura cúbica de les nanopartícules de NiO. Els dipòsits de perovskita a la capa de ZnO d'heterounió van revelar una bona adhesió entre les dues capes. Aquests dipòsits van permetre estudiar la seva estabilitat i iniciar la fabricació d'una cèl·lula solar. / [EN] This work reports on an investigation into the elaboration and characterisation of some of transparent conducting oxides, namely zinc oxide (ZnO), titanium oxide (TiO2) and nickel oxide (NiO). On the other hand, a heterojunction study of a perovskite layer deposited on a ZnO layer was carried out. Spin coating and spray pyrolysis, which are simple, low-cost techniques, were used to produce the various deposits. The films obtained were characterised by X-ray Diffraction (XRD), UV-Visible spectroscopy and Scanning Electron Microscopy (SEM). In order to improve the properties of the oxides produced, several deposits were made. The first deposit was used to compare their different properties. Zinc oxide showed the best properties compared with the others. It showed good transmittance of over 80 %, a band gap of over 3.25 eV and good crystallinity. A deposition was carried out to study the influence of the concentration of the ZnO solution on its various properties. The study showed that 0.5 M gave the best results, with a transmittance of over 80 % in the visible and a band gap of 3.25 eV. Four samples were produced (1 layer, 2 layers, 3 layers and 4 layers) to study the effect of the number of layers on the different properties. The 4-layer sample gave the best results. As well as having a visible transparency of over 70 % and a band gap of 3.25 eV, it had the most grains. The results of doping zinc oxide with alumina showed that its properties improved with doping. The 10 % doped sample gave good results compared with the others. Its transmittance was over 90 % and its band gap was 3.41 eV. For all the deposits, the X-ray diffraction results revealed that the zinc oxide has two main characteristic peaks corresponding to the (002) and (101) crystallographic planes. All the ZnO films produced are polycrystalline. The UV-Visible results showed that the oxides produced have a transmittance of around 80 % and a wide band gap varying between 3.20 eV and 3.41 eV. The perception of the grains on the SEM images confirmed the crystallinity of the films. The peaks identified in the TiO2 film correspond to the (101) and (004) planes, all corresponding to the tetragonal anatase phase of TiO2. The preferred grain orientation is in the (101) direction. XRD analysis of NiO showed that the indexed peak (111) at 37.636° corresponds to the cubic structure of NiO nanoparticles. Deposits of perovskite on the heterojunction ZnO layer revealed good adhesion between the two layers. These deposits were used to study their stability and to initiate the manufacture of a solar cell. / Koné, KE. (2023). Élaboration et caractérisation des couches minces d'oxydes conducteurs transparents (TCO) pour les cellules solaires [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/201922