La Cuenca de los ríos Chancay-Lambayeque, se ubica entre los departamentos de Lambayeque y Cajamarca entre los 6º 20' - 6º 56' de latitud sur y 78º 38' - 80º 00' de longitud oeste, perteneciente a la vertiente del Océano Pacífico. Afloran en el curso medio de la cuenca unidades volcánico sedimentarias de Jurásico inferior, como es el caso de la Fm. La Leche; unidades volcánicas con intercalación de niveles sedimentarios al norte de la localidad de Tres Tomas, correspondiente a los volcánicos Oyotún; unidades marino continentales del Cretáceo inferior y unidades carbonatadas del Cretáceo, en el primer caso corresponden al Grupo Goyllarisquizga y en el segundo caso a las formaciones Inca, Chúlec, Pariatambo, los grupos Pulluicana, Quilquiñan y las formaciones Cajamarca y Celendín, toda esta secuencia cretácica aflora entre las localidades de Chancay Baños, Chugur, en las sub-cuencas del río La Succha y las quebradas Chiriquipe y Montero. Los afloramientos del Paleógeno están conformados por los volcánicos del Grupo Calipuy y los Neógenos por los volcánicos Huambos. Los volcánicos del Paleógeno y Neógeno afloran en casi toda la cuenca alta y media. / Tesis

Demuestra a través de un estudio petrográfico y geoquímico, los contrastes petroquímicos a lo largo de una transversal este – oeste de las rocas volcánicas del Grupo Barroso, expuestos entre los paralelos 16°30° y 17°30° Sur, en una zona de estudio divida en dos sectores: Occidental (cuadrángulos de Huaytire y Tarata) y otra Oriental (cuadrángulo de Mazo Cruz). La petrografía indica que en el Sector Occidental, la andesita ejerce el control petrográfico, mientras que en el Sector Oriental lo hacen las traquitas. La geoquímica define un carácter calco-alcalino de las rocas del Grupo Barroso, compuestas por traquiandesitas basálticas a andesitas, en el Sector Occidental; y traquiandesitas a traquidacitas, en el Sector Oriental. La evolución e incremento de los elementos traza evidencian el fraccionamiento del magma a través de la corteza y en dirección occidental-oriental, con fuerte control de la plagioclasa. Petrogenéticamente, las rocas del Grupo Barroso se han generado en un ambiente tectónico relacionadas con zonas de subducción. Los diagramas de elementos mayores y trazas sugieren que la cristalización fraccionada es el proceso genético por el cual se han generado esta serie de rocas. Los magmas que dieron origen a las rocas volcánicas del Sector Occidental formaron fases sulfuradas, mientras que las rocas del Sector Oriental presentan una componente de afectación hidrotermal con mayor evolución en su proceso, lo que sugiere que podrían albergar mineralización. / Tesis

Geóloga / El estudio del presente trabajo de título tiene por finalidad conocer la ocurrencia, distribución y concentraciones de tierras raras en el yacimiento El Teniente. Las tierras raras son un grupo de 17 elementos químicos: escandio, itrio y los 15 elementos del grupo de los lantánidos (lantano, cerio, praseodimio, neodimio, prometio, samario, europio, gadolinio, terbio, disprosio, holmio, erbio, tulio, iterbio y lutecio). En este trabajo se presenta el resultado para los siguientes 14 elementos: lantano, cerio, praseodimio, neodimio, samario, europio, gadolinio, terbio, disprosio, holmio, erbio, tulio, iterbio y lutecio. Para este estudio se definieron 6 unidades monolitológicas, considerando el análisis químico de 405 muestras de sondaje, siendo las siguientes: Complejo de Brechas Braden, Complejo Máfico El Teniente, Brechas de Cuarzo y Anhidrita, Pórfido Dacítico, Pórfido Diorítico y Tonalita. Las tierras raras se presentan en fosfatos, carbonatos, óxidos y silicatos. Dentro de las litologías del yacimiento las concentraciones de REE ocurren en apatito, biotita y plagioclasa a nivel traza. Las REE no presentan relación con sulfuros de cobre. Se obtuvo como resultado que las seis principales litologías presentes en el yacimiento El Teniente presentan mayores concentraciones de tierras raras livianas con respecto a las tierras raras pesadas. Las tierras raras livianas están correlacionadas entre sí, así como las tierras raras pesadas. Dentro de las tierras raras livianas las concentraciones son similares en todas las litologías, mientras que existen dos grupos dentro de las tierras raras pesadas. Se propone la presencia de dos pulsos magmáticos distintos en diferentes períodos. Las concentraciones de tierras raras dentro del yacimiento son menores que aquellas determinadas en la roca caja, la formación Farellones. Existe un empobrecimiento de las REE en los concentrados, mientras que hay un enriquecimiento de estos elementos en los relaves. El yacimiento presenta bajas concentraciones de estos elementos, con respecto a yacimientos donde se explotan las tierras raras, con un promedio inferior a la centena de ppm, por tanto, su explotación no es viable. / 02/10/2020

Memoria para optar al Título de Químico / En esta memoria de título se propone una ruta de separación de los iones metálicos TR, lantano (III), cerio (III), praseodimio (III), neodimio (III), simulando las concentraciones aproximadas de una solución de lixiviación de bastnaesita, mediante membranas líquidas emulsificadas, utilizando extractantes organofosforados como agentes transportadores. Se busca que en cada etapa se provoque la separación de cada elemento, favoreciendo su extracción hacia la fase membrana y/o hacia la fase acuosa interna o permaneciendo mayoritariamente sin extraer en el refino. De este modo, se intenta obtener soluciones acuosas enriquecidas de cada uno de los elementos, de manera que pueda ser considerada como solución de pureza superior al 80%. Mediante un estudio cinético de extracción, incorporando todos los elementos lantánidos a la fase acuosa de alimentación, se determinó que el tiempo óptimo para la separación de los elementos lantánidos es de 15 minutos, debido a que en este tiempo se logran los máximos porcentajes de extracción y transferencia. En primera instancia se realizó un estudio de comportamiento de extracción de todas las duplas posibles de elementos lantánidos, formadas entre lantano, cerio, praseodimio y neodimio, con el fin de proponer una posible ruta de separación entre ellos mediante Membranas Líquidas Emulsificadas. En este estudio se varió la concentración del transportador CYANEX 272 entre 1,25 y 5 mM, a pH 4 amortiguado con ácido 3-cloropropiónico 0,2 M. Así se determinó que luego de tres etapas de contacto se obtiene una solución acuosa rica en lantano con una pureza de 86,5% y un rendimiento de 27,9%. Sin embargo, la proyección de extracción, basada en los coeficientes de distribución de lantano obtenido del estudio de duplas, indicaba que debía obtenerse una solución de lantano de pureza prácticamente 100%, con un rendimiento de 49,1%. Esta diferencia de resultados se debió a que la proyección de extracción requiere del reacondicionamiento de la fase acuosa refino a las condiciones de la alimentación inicial. En segunda instancia se trabajó con una solución que contenía sólo cerio, praseodimio y neodimio, en base a la suposición de que el lantano fue separado completamente. Debido a que en las condiciones experimentales anteriores no era posible separar alguno de estos tres elementos, se optó por agregar el agente oxidante peróxido de hidrógeno al medio acuoso de alimentación para provocar la oxidación del elemento cerio desde el estado +3 a +4. Este cambio requirió de una disminución del pH inicial a 2,5, dado que no es posible tener en solución acuosa el ión Ce+4 a pH más altos que 3 porque precipita como hidróxido. Por otro lado, es conocido que la extracción de Ce+4 es prácticamente nula y deficiente para los iones +3 de praseodimio y neodimio con el extractante CYANEX 272. Por este motivo, se optó por el extractante D2EHPA, de la misma familia organofosforados, pero de mayor fuerza ligante. Con estas condiciones de trabajo, se obtuvo como proyección de resultado que, con dos etapas de contacto de la alimentación Ce+4, Pr+3 y Nd+3 con emulsión primaria, se puede obtener una solución acuosa de refino rica en cerio con una pureza muy cercana al 100% y rendimiento del 33,3%. Una vez alcanzadas las separaciones de lantano y cerio desde soluciones que contenían los cuatro elementos lantánidos, el estudio se enfocó en la separación de la dupla praseodimio/neodimio utilizando dos alternativas: una incluyendo agentes complejantes o enmascarantes en la solución acuosa de alimentación y, la otra, agentes sinérgicos en fase membrana. Los resultados indicaron que la incorporación de agentes complejantes, tales como I-, SCN-, citrato e imidazol, no presentaron efectos significativos en la separación de ambos elementos, mientras que la inclusión de los agentes sinérgicos TBP y TOPO generaron, en el mejor de los casos, un coeficiente de separación de neodimio/praseodimio en la fase acuosa interna de 0,84 para el caso TBP 100 mM. Mediante una proyección de este coeficiente de separación se determinó que es necesario efectuar cinco etapas de contacto de la alimentación con emulsión primaria, donde el praseodimio se concentra en la fase acuosa interna y el neodimio permanece en la fase orgánica, dando una solución acuosa rica en praseodimio con una pureza de casi el 100% y un rendimiento de 5,6%. Si bien en algunos casos los rendimientos son bajos, la capacidad de reprocesamiento de los residuos es fácil de realizar de forma simple y directa, razón por la cual la metodología posee un gran potencial de aplicación en la separación de estos elementos lantánidos mediante membranas líquidas emulsificadas, utilizando la familia de transportadores organofosforados / This Thesis proposes a separation route for the lanthanide metal ions, lanthanum (III), cerium (III), praseodymium (III) and neodymium (III), from a sample treat simulates the approximate concentrations of a leaching solution of bastnaesite, by means of Emulsified Liquid Membranes using organophosphorus extractants as transport agents. The purpose is to achieve the separation of each element by their extraction into the membrane phase and/or to the internal aqueous phase or eventually remained mostly in the raffinate. By means of a kinetic study of extraction for all lanthanide elements contained into the feed aqueous phase it was determined that the optimal time for extracting and transferring the elements is 15 minutes, because from this time the maximum extraction and transfer percentages are achieved. Firstly, we conducted a study of extraction behavior of all possible pairs of lanthanide elements, formed between lanthanum, cerium, praseodymium and neodymium, in order to propose a possible route of separation for them by means of Emulsified Liquid Membrane methodology. In this study, the concentration of the CYANEX 272 carrier was varied between 1.25 and 5 mM, bufferized at pH 4 with 3-chloropropionic acid 0.2 M. Under these working conditions it was determined that after three stages of contact an aqueous solution rich in lanthanum having a purity of 86.5% and a yield of 27.9% is obtained. However, the analysis of the extraction through the distribution coefficients, obtained from the extraction study of lanthanide pairs, indicated that a lanthanum solution almost purity of 100% with a yield of 49.1 is obtained. These differences in results are due to that the extraction steps projection requires readjustment of operational conditions on the raffinate to the initial conditions on the feed solution. Secondly, a solution containing cerium, praseodymium and neodymium, based on the assumption that the lanthanum was completely removed, was used as feed solution. Due to in the previous experimental conditions it was not possible to separate one of these three elements it was decided to add hydrogen peroxide as oxidizing agent to the feed solution, in order to cause the change of the oxidation state in the cerium element from 3+ to 4+. Additionally, this modification considered the decreasing of the initial pH value from 4 to 2.5, since it is not possible to have the Ce4+ ions in aqueous solution at pH higher than 3, because it is precipitated as hydroxide. Furthermore, it is known that the extraction of the Ce4+ ions is low and those of praseodymium and neodymium 3+ ions are deficient with the extractant CYANEX 272. For this reason, the extractant D2EHPA from the same organophosphorus family but of higher strength binder, was chosen. At these working conditions, by a projection of this result, is necessary to make two contact steps of the feed solution containing Ce4+, Pr3+ and Nd3+ with a primary emulsion for obtaining a cerium-rich raffinate, with a purity around 100% and a 33.3% yield. Once the separations of lanthanum and cerium from solutions containing the four lanthanide elements are achieved, the study was focused on the separation of the praseodymium/neodymium pair of elements using two alternatives: one of them include complexing or masking agents contained in aqueous solution and, the other, one synergistic agent in the membrane phase. The obtained results indicated that the addition of complexing agents, such as I-, SCN-, citrate and imidazole have not significant effect on the separation of the two elements, while the inclusion of TBP and TOPO as synergistic agents generated, in the best cases, a separation coefficient in the internal aqueous phase for neodymium/praseodymium of 0.84, when 100 mM of TBP is used. By means of a analysis of this separation coefficient, was established that it is necessary to make five contact steps of the feed solution with a primary emulsion, where the praseodymium is concentrated in the inner aqueous phase and neodymium remains in the organic phase, for giving a rich-praseodymium aqueous solution having near 100% purity and a 5.6% yield. Although in some cases the yields are low, the capacity for waste reprocessing is easy to perform in a simple and direct way. For this reason the method has great potential for application in the separation of these lanthanide elements by means of emulsified liquid membranes using the organophosphorus family as carrier / Fondecyt

No autorizada por el autor para ser publicada a texto completo en el Portal de Tesis Electrónicas / Tesis presentada a la Universidad de Chile para optar el grado académico de Doctor en Química

Las variedades litológicas predominantes en las rocas plutónicas son las monzonita, granodiorita, tonalita y en los volcánicos andesita/traquiandesita, dacita/traquidacita y riolitas. Geoquímicamente, se pueden diferenciar tres series graníticas principales en granitoides máficos, intermedios y félsicos. La relación SiO2 vs Sm/Yb permite determinar que los volcánicos félsicos de Toquepala son más antiguos seguido por las Superunidades de Yarabamba y Challaviento, siendo más joven el Grupo Barroso. Esta característica es corroborada, en la mayoría de los casos, por las edades radiométricas obtenidas en las muestras de las series de rocas ígneas. Las cuatro unidades geológicas tienen firmas calcoalcalinas de alto potasio con un carácter metaluminoso con excepción del Grupo Toquepala que es peraluminoso. Los diagramas de variación tipo Harker presentan correlaciones negativas con respecto a la sílice para la mayoría de los óxidos con excepción del Na y K que tienen correlaciones positivas. Además la presencia de la anomalía negativa de Eu. Estas tendencias lineales son consistentes con procesos de cristalización fraccionada de los magmas. Aplicando los diagramas de discriminación tectonomagmática Y vs. Nb, (Y+Nb) vs Nb, (Y+Nb) vs Rb, todos los granitoides caen en el campo de granitos de arco volcánico. Los elementos traza y tierras raras también muestran características típicas de rocas asociadas a subducción con un enriquecimiento de los elementos LILE y TRL con respecto a los elementos HFSE y TRP. Además de anomalías negativas de Nb y anomalías positivas de Th y Ce que indican que están relacionadas al marco tectónico de subducción de placas. Con respecto a la relación con la mineralización en concordancia con las relaciones de la alúmina y Eu nos muestran que las unidades geológicas provienen de magmas húmedos y con tendencia metaluminosa. Las relaciones de Eu/Eu* vs FeO total muestran que todas las unidades geológicas caen en el campo de la corteza continental o primitiva y de los granitos tipo “I” y de la serie de la magnetita y su relación con la mineralización, el Grupo Toquepala cae en el campo de Cu-Mo y polimetálicos, el Barroso con el campo Cu-Mo y Challaviento con Cu-Au y polimetálicos y Yarabamba no muestra relación alguna con algún campo de mineralización. / Tesis

Publicación a texto completo no autorizada por el autor / Determina las variaciones de la anisotropía fraccional y del coeficiente de difusión aparente por el uso del gadolinio en la vía cortico espinal en pacientes sin alteración de la barrera hemato-encefálica del Instituto Nacional de Ciencias Neurológicas (INCN), durante noviembre y diciembre del 2017. Desarrolla un estudio de tipo observacional, analítico, longitudinal, de cohorte única, donde se consideraron todos los estudios de resonancia magnética cerebral que no evidenciaron lesiones macroscópicas ni alteración de la barrera hematoencefálica, se utilizó un resonador de 3Teslas ACHIEVA XT de Philips. Con la secuencia de tensor de difusión se obtuvieron los valores del coeficiente de difusión aparente (CDA) y de la anisotropía fraccional (AF). Para el análisis de datos se calculó promedios, desviación estándar, pruebas de normalidad y paramétricas. Encuentra que no hubo variación significativa de la anisotropía fraccional ni del coeficiente de difusión aparente del lado derecho, ni del lado izquierdo (p=0.159, p= 0.158, p=0.728 y p=0.187 respectivamente) de la vía córtico espinal en cada uno de los momentos de la aplicación del contraste. Por otro lado, no se halló variación de la anisotropía fraccional, ni del coeficiente de difusión del lado derecho ni del lado izquierdo de la vía córtico espinal en cada uno de los momentos de la aplicación del contraste según sexo (p=0.598 y p=0.299, p=0.481 y p=0.499). Concluye que no hubo variaciones significativas de la anisotropía fraccional y del coeficiente de difusión aparente por el uso del gadolinio en la vía cortico espinal en pacientes sin alteración de la barrera hematoencefálica del INCN durante noviembre y diciembre del 2017. / Tesis

En la presente tesis se evalúan las propiedades ópticas y las características de emisión de luz de películas delgadas amorfas de AlN, SiN y SiC:H dopadas con Tb. La caracterización óptica se centra en la determinación del ancho de banda, la energía de Urbach y el foco de Urbach a partir de mediciones ópticas. Se desarrolla un modelo, basado en fluctuaciones térmicas de la banda, para describir la absorción fundamental sobrepuesta con las colas de Urbach. Luego, se realiza un análisis de la existencia y significado del foco de Urbach y se contrasta con modelo anterior. Uno de los principales resultados en esta parte es la capacidad del modelo antes mencionado para distinguir las regiones de Urbach y Tauc del coeficiente de absorción. En este caso, películas delgadas de a-SiC:H depositadas en distintas condiciones de dilución de hidrógeno exhibieron un ancho de banda no correlacionado con la energía de Urbach al usar este modelo, en contraste a lo que se observa típicamente después de utilizar el modelo de Tauc. El análisis de características de emisión de luz se centra al proceso de activación térmica que sufren los iones de tierras raras cuando se calientan las muestras. El efecto de la temperatura de recocido, temperatura de la muestra y concentración de tierras raras en la intensidad de la emisión de luz se evalúa bajo fuentes de excitación de fotones y electrones. Se utiliza un modelo de tasa de transiciones para ajustar la intensidad de luz global asociada al Tb en películas delgadas de a-SiC:H:Tb3+ frente a la concentración de Tb después de diferentes temperaturas de recocido. Se recupera una energía de activación asociada a la activación térmica. Finalmente, en el caso de a-SiC: H: Tb3+, se observa una disminución del efecto de enfriamiento de la concentración, lo que sugiere un mecanismo adicional para aumentar la intensidad de emisión de luz relacionada con Tb. / In the present thesis the optical properties and light emission features of Tb-doped amorphous AlN, SiN and SiC:H thin films are assessed. The optical characterization is focused in the determination of the bandgap, Urbach energy and Urbach focus from optical measurements. A model, based on thermal band-fluctuations, to describe the fundamental absorption overlapped with Urbach tails is developed. Thenceforth, an analysis of the existence and meaning of the Urbach focus is performed and contrasted with the latter model. One of the main results in this part is the capability of aforementioned model to distinguish the Urbach and Tauc regions of the absorption coefficient. In this matter, a-SiC:H thin films grown with distinct hydrogen dilution conditions exhibited an uncorrelated bandgap with the Urbach energy when using this model, contrary to what is typically observed after applying the Tauc model. The light emission features analysis is concerned with the thermal activation process that rare earth ions suffer when annealing the samples. The effect of the annealing temperature, sample temperature and rare earth concentration on the light emission intensity is assessed under photon and electron excitation sources. A rate equation model is used to fit the overall Tb-related intensity of a-SiC:H:Tb3+ versus the Tb concentration after different annealing temperatures. An activation energy associated to the thermal activation is recovered. Finally, in the case of a-SiC:H:Tb3+ a diminution of the concentration quenching effect is observed suggesting an additional mechanism to enhance the Tb-related light emission intensity. / In dieser Arbeit werden die optischen Eigenschaften und die Lichtemission der dünnen amorphen Schichten AlN, SiN und SiC:H dotiert mit Tb untersucht. Die optische Charakterisierung beschränkt sich auf die Bestimmung der Bandlücke, der Urbachenergie und den Urbachfokus. Basierend auf thermischen Fluktuationen der Bandlücke wird ein Modell entwickelt, welches die fundamentale Absorption in Überlapp mit den Urbachausläufern beschreibt. Es wird die Existenz und die Bedeutung des Urbachfokus analysiert und mit dem vorher entwickelten Modell verglichen. Eine der wichtigsten Ergebnisse dieser Untersuchungen ist die Fähigkeit dieses Modells, den Urbach-Bereich von dem Tauc-Bereich des Abrorptionskoeffizienten zu trennen. Zum Beispiel zeigen dünne Filme aus SiC:H abgeschieden mit unterschiedlichen Wasserstoffflüssen unter Verwendung dieses Modells eine Bandlücke, die nicht mit der Urbach-Energie korreliert ist. Dies unterscheidet sich typischerweise von der Beobachtung der Bandlückenvariation unter Verwendung des Tauc-Modells. Die Untersuchung der Lichtemission konzentriert sich auf den Prozess der thermischen Aktivierung, welchen die Seltenerdionen bei Ausheilung der Proben erleiden. Der Effekt der Ausheiltemperatur, der Probentemperatur und der Konzentration der Seltenen Erden auf die Intensität der Lichtemission wird mit Anregung von Photonen und Elektronen untersucht. Es wird ein Änderungsratenmodell der Übergänge verwendet, um die globale mit Tb assoziierte Lichtemission der dünnen a-SiC:H:Tb3+, Schichten in Abhängigkeit von der Konzentration by verschiedenen Ausheiltemperaturen zu modellieren. Es konnte eine Aktivierungsenergie der thermischen Aktivierung bestimmt werden. Zuletzt beobachtet man im Falle von a-SiC:H:Tb3+ eine Verminderung der Unterdrückung der Konzentration, welches ein Hinweis darauf ist, dass ein zusätzlicher Mechanismus für die Erhöhung der Lichtemission mit der Tb Konzentration verantwortlich ist.

Los semiconductores dopados con tierras raras presentan gran interés de estudio científico debido a sus prometedoras aplicaciones en dispositivos optoelectrónicos, donde ya han encontrado múltiples aplicaciones como dispositivos de conversión ascendente y descendente de luz óptico, láser de uso médicos, pantallas luminiscentes, entre otros. El carburo de silicio posee un ancho de banda de 2;2 eV - 3;3 eV, es térmicamente estable ya que sublima a 2830 fC. Diversas investigaciones sobre carburo de silicio lo reportan como un buen material matriz para ser dopado con tierras raras. Por otro lado, las tierras raras a excepción de lantano y lutecio poseen incompletos los orbitales f que por ser internos no participan de enlaces y sólo se ven afectados por el entorno iónico, teniendo la capacidad de ser excitados cuando se encuentran embebidos en una matriz apropiada. Una característica fundamental de los materiales dopados con tierras raras es la emisión de luz que se ve mejorada cuando el material dopado es sometido a tratamientos térmicos en un rango de temperatura de 400 fC a 1000 fC, logrando así la activación térmica de los iones Tb3+, se cree que ésta mejora se debe a la interacción entre iones de Tb3+, donde la distancia interiónica juega un papel clave; además, del entorno cristalino de los iones y las simetrías (Regla de selección de Laporte). Con el propósito de investigar como el comportamiento difusivo de los iones de Tb3+ en la matriz de a-SiC tiene efecto en luminiscencia y a fn de establecer relaciones entre las energías de activación para la luminiscencia y la difusión, en este trabajo se presenta el estudio de estructuras bicapa depositadas por la técnica de pulverización catódica de radiofrecuencia con magnetrones sobre sustrato de silicio oxidados térmicamente. Las cuales fueron sometidas a diferentes tratamientos térmicos a temperaturas en un rango de 973 K-1273 K con tiempos entre 5 y 20 minutos. Después de cada tratamiento térmico las muestras fueron caracterizadas por refectividad de rayos X (XRR), catodoluminiscencia (CL) y espectroscopía de rayos X de energía dispersiva (EDS). La luminiscencia de las muestras, estudiadas con CL, presenta cambios al variar el voltaje de aceleración de electrones (fuente de excitación), a partir de este experimento se obtiene la energía de activación para la luminiscencia. La difusión de terbio se investigó mediante EDS, y los coeficientes de difusión se extrajeron de un ajuste de datos a funciones basadas en la solución de la segunda ley de difusión de Fick. Una simple aproximación a la ley de Arrhenius permite determinar la energía de activación para la difusión.

El uso de elementos de tierras raras (RE) en materiales de luminiscencia ha permitido introducir mejoras en diversas aplicaciones. En iluminación, por ejemplo, los fósforos amarillos YAG (Y3Al5O12:Ce3+) son ampliamente utilizado en LED blancos. En los sistemas de telecomunicaciones e Internet, se utilizan amplificadores de fibra dopada con erbio (Er3+) para aplicaciones en la región de longitud de onda de las telecomunicaciones (1530- 1550 nm). En láseres, YAG:Nd3+ encuentran su aplicación en láseres de estado sólido con una línea de emisión de 1,06 μm. Los YAG también pueden estar dopados con Tm3+ (1,93- 2,04 μm) o Er3+ (2,94 μm) y se utilizan principalmente en aplicaciones médicas. En las células solares, las capas de convertidor espectral están diseñadas para aumentar la eficiencia de las células solares. El espectro solar AM1.5G se puede modificar mediante procesos llamados Up-conversion, quantum cutting, and down-shifting. Por tanto, se mejoraría el EQE de las células solares. El estudio central de este trabajo fue la preparación y optimización de la luminiscencia de los iones Tb3+ e Yb3+ en la relativamente nueva matriz de a-SiOC: H para aplicaciones luminiscentes como convertidores espectrales descendentes. El método utilizado para la optimización de la luminiscencia se basa en tratamientos de recocido, composición de la matriz y co-dopaje con elementos Tb e Yb. Los detalles experimentales se presentan en el Capítulo 3. El primer objetivo de este trabajo se centró en la preparación de capas de a-SiOC: H que pueden cultivarse en la superficie de una célula solar de prueba (célula de Si + capa antirreflejante). La literatura reporta trabajos previos sobre SiOC. Sin embargo, la mayoría de ellos se basan principalmente en la preparación a temperaturas cercanas a los 1000 °C, lo que provocaría daños en la celda solar debido a la alta temperatura. Por esta razón, se utilizó un sistema de pulverización catódica de RF con enfriamiento del sustrato. Las propiedades ópticas de la matriz dependen de la composición de Si, C y O. por lo que, el Capítulo 4 se enfoca en el estudio de (1) el análisis de composición y la estructura, (2) el cálculo de la banda prohibida y la energía de Urbach, (3) el efecto del tratamiento de recocido en la estructura de la red atómica y (4) los procesos que impulsan la luminiscencia de matriz. El segundo objetivo de este trabajo fue la optimización de la fotoluminiscencia de los iones Tb3+ e Yb3+ en muestras de a-SiOC:H dopadas con uno de los dos iones. Una luminiscencia creciente de los iones de RE3+ requiere (1) aumentar el número de iones RE3+ activos, (2) reducir las fuentes de pérdida de energía y (3) aumentar el número de sensibilizadores. El Capítulo 5 examina estos procesos en detalle. En la literatura, la emisión de iones RE3+ está bien reportada. Sin embargo, los mecanismos de transferencia no radiativa de energía de los estados de defecto (en materiales amorfos basados en silicio) a los dopantes de RE son poco discutidos. Además, el ion RE3+ en tales materiales no reemplazará a ninguno de los iones en la matriz como si lo hace en el caso de los materiales cristalinos dopados con elementos de RE. En materiales amorfos (que contienen oxígeno), el ion RE3+ se ubicará en un sitio rodeado localmente por átomos de oxígeno. Por lo tanto, este trabajo estudia y propone mecanismos de excitación para los iones Tb3+ e Yb3+. Estos mecanismos pueden aplicarse en la matriz a-SiOC: H y extenderse a materiales basados en Si y SiOx. Finalmente, estudios previos del efecto del carbono mostraron una mejora de la luminiscencia de los iones RE3+. Por tanto, se llevó a cabo un estudio sistemático de luminiscencia basado en el cambio de composición del carbono. Este trabajo estudia las ventajas y desventajas del dopaje con carbono en la activación de la luminiscencia de los iones RE3+. Los resultados también se presentan en el Capítulo 5. El tercer objetivo de este trabajo fue la optimización de la luminiscencia del Yb en muestras de a-SiOC:H co-dopadas. Entre los diferentes sistemas de iones RE3+ para aplicaciones de corte cuántico (QC) en el infrarrojo cercano, los que incluyen iones Yb3+ parecen ser los más apropiados porque el ión Yb3+ tiene una transición a aproximadamente 980 nm (~ 1,22 eV) justo por encima de la banda prohibida del silicio cristalino de 1,1 eV. Los iones Tb3+ se utilizaron para mejorar la emisión de los iones Yb3+. Por lo tanto, los convertidores descendentes de infrarrojo cercano encuentran una posible aplicación en las células solares de silicio. La capa de convertidor espectral se colocará en la parte superior de la superficie de la célula solar, por lo que la capa de QC tiene la ventaja de que se puede optimizar independientemente de la celda. En este trabajo se identifican y estudian los mecanismos asociados a la transferencia de energía del huésped a los iones RE3+. Se estimó el rendimiento cuántico de fotoluminiscencia de la capa convertidora espectral. Además, se prepararon las capas en la superficie frontal de las células de mc-silicio, y se estudió su efecto en la eficiencia cuántica externa. Por último, se estudió el mecanismo de transferencia cooperativa entre los iones Tb3+ e Yb3+; los cuales son utilizados para explicar el proceso de QC. Este mecanismo cooperativo se ha atribuido a los procesos de QC en muchas matrices cristalinas y amorfas. Sin embargo, a pesar de numerosos documentos que adscriben sus resultados al mecanismo de transferencia cooperativa, pocos realmente lo prueban. Por lo tanto, también se analiza el papel de los iones Tb3+ en la luminiscencia del Yb. Los resultados se presentan en el Capítulo 6. / The uses of rare-earth (RE) elements in luminescence materials led to important improvements in a variety of applications. In lighting, for example, YAG yellow phosphors (Y3Al5O12:Ce3+) are widely used for white LED devices. In telecommunication and internet systems, erbium (Er3+)-doped fiber amplifiers are used in the telecom wavelength region (1530-1550 nm). In laser, YAG:Nd3+ are used in solid-state lasers with an emission line at 1.06 μm. YAG can also be doped with Tm3+ (1.93-2.04 μm) or Er3+ (2.94 μm) and are mainly used in medical applications. In solar cells, spectral converter layers are designed to increase the efficiency of solar cells. The AM1.5G solar spectrum can be modified by processes called up-conversion, quantum cutting, and down-shifting. Thus, it would improve the EQE of solar cells. The central study of this work was the preparation and optimization of the luminescence of Tb3+ and Yb3+ ions in the relatively new a-SiOC:H matrix for luminescent applications as spectral downconverters. The method used for luminescence optimization is based on annealing treatments, matrix composition and co-doping with Tb and Yb elements. Experimental details are presented in Chapter 3. The first goal of this work focused on the preparation of a-SiOC:H layers that can be grown on the surface of a test solar cell (Si cell + antireflective layer). The literature reports previous works on SiOC. However, most of them are mainly based on preparation at temperatures close to 1000 °C, which would lead to damage in solar cell due to the high temperature. For this reason, an RF-sputtering system with substrate cooling was used. The matrix optical properties depend on the Si, C, and O composition. So, Chapter 4 focus on the study of (1) composition and structure analysis, (2) the bandgap and Urbach energy calculation, (3) the effect of the annealing treatment on the atomic network structure, and (4) the processes driving the matrix luminescence. The second goal of this work was the optimization of the annealing temperature and RE(Tb, Yb) concentration to improve the photoluminescence of the Tb3+ and Yb3+ ions in single doped a-SiOC:H samples. An increasing RE luminescence requires (1) to increase the number of active RE3+ ions, (2) to reduce the sources of energy loss, and (3) to increase the number of sensitizers. Chapter 5 examines those processes in detail. In the literature, the RE3+ ion emission is well reported. However, there is limited discussion of the mechanisms of non-radiative energy transfer from defect states to RE dopants in silicon-based amorphous ix materials. Furthermore, the RE3+ ion in such materials will not replace any of the ions in the matrix as it does in the case of RE doped crystalline materials. In amorphous materials (containing oxygen), the RE3+ ion will be located at a site locally surrounded by oxygen atoms. Hence, this work studies and proposes excitation mechanisms for Tb3+ and Yb3+ ions. These mechanisms can be applied to the a-SiOC:H matrix and be extended to Si and SiOxbased materials. Finally, previous studies of the effect of carbon showed an enhancement of the luminescence of RE3+ ions. Therefore, a systematic study of luminescence was carried out based on changing the carbon composition. This work seeks to study the advantages and disadvantages of carbon doping in activating RE luminescence. The results are also presented in Chapter 5. The third goal of this work was the optimization of the annealing temperature and RE(Tb, Yb) concentration to improve the Yb luminescence in co-doped a-SiOC:H samples. Among different RE3+ ions systems for near-infrared quantum cutting (QC) applications, those including Yb3+ ions seem to be the most appropriate because the Yb3+ ion has a transition at about 980 nm (~1.22 eV) just above the crystalline silicon bandgap of 1.1 eV. The Tb3+ ions (ion donor) are used to enhance the Yb emission. Thus, near-infrared downconverter (DC) layers have found a possible application in silicon solar cells. The spectral converter layer will be put on the top of the solar cell surface, incorporating the DC layer leads to the advantage of a layer that can be optimized independently of the cell. This work identifies and studies the mechanisms associated with the energy transfer from the host to the RE3+ ions. Photoluminescence quantum yield of the spectral converter layer was estimated. Also, the layers were prepared on the front surface of mc-silicon cells, and their effect on the external quantum efficiency was studied. In addition, the cooperative transfer mechanism between Tb3+ and Yb3+ ions were studied, which are used to explain the QC process. This cooperative mechanism has been attributed to QC processes in many crystalline and amorphous matrices. However, despite numerous documents that ascribe their results to the cooperative transfer mechanism, few actually prove it. Therefore, the role of the Tb3+ ions in the Yb luminescence is also discussed. The results are presented in Chapter 6.