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Magnetoresistencia del grafenoAslla Quispe, Abrahan Pablo January 2014 (has links)
En el presente trabajo se exponen las herramientas utilizadas en en estudio de la estructura de bandas del grafeno y nanoribbons de grafeno con condiciones de borde zigzag (ZGNR), armchair (AGNR) y barbados (bearded) dentro del modelo del enlace fuerte (tight-binding). El transporte electrónico en nanodispositivos de grafeno se describe dentro del formalismo de Landauer y Landauer-Büttiker, dentro de las cuales usamos como herramienta principal las funciones de Green. Consideramos que cada nanodispositivo se encuentra formado por el nanodispositivo conectado a contactos semi-infinitos ideales, reduciendo en estos casos el efecto de los contactos mediante el uso de las autoenergías que se calculan usando las funciones de Green de los contactos. Los contactos de los nanodispositivos se consideran formados por cadenas verticales, donde cada cadena interactúa con las cadenas paralelas y vecinas, esta propiedad permite utilizar el método recursivo de convergencia rápida para el cálculo de las funciones de Green de los contactos y el método de Decimación para el cálculo de la función de Green de los nanodispositivos. Evaluamos la estructura de bandas y la conductancia eléctrica de los nanoribbons de borde zigzag, borde armchair y borde bearded, encontrando que los nanoribbons ZGNR tienen comportamiento conductor, los nanoribbons AGNR tienen comportamiento semimetálico si M = (N + 1)=3 (con N número de dímeros por cadena unidad) es un número entero y en caso contrario los nanoribbons AGNR tienen comportamiento semiconductor donde el gap de energía prohibida E tiene relación inversa con el ancho del nanoribbons. Los nanoribbons de borde bearded tienen comportamiento conductor al igual que los nanoribbons ZGNR, en cambio los nanoribbons de borde mixto zigzag y bearded tienen comportamiento semiconductor, donde el gap de energía prohibida disminuye a medida que aumenta el ancho del nanoribbons. Analizamos también el transporte electrónico en nanoporos rectangulares en redes cuadradas y en redes de grafeno, calculando asi mismo el efecto sobre el transporte electrónico originadas por moléculas de diferentes configuraciones ubicadas en el centro de los nanoporos, los resultados muestran que las moléculas producen la presencia de resonancias y antiresonancias en diferentes valores de energía que son caracteristicos para cada tipo de molécula en el espectro de coeficientes de transmisión, estas resonancias y antiresonancias son evaluadas en términos de variación del coeficiente de transmisión.
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Inestabilidad elástica en materiales electroelásticos bajo el efecto de un campo eléctricoParra Villalobos, Juan Pablo January 2014 (has links)
Ingeniero Civil Mecánico / Los Elastómeros Electro-Sensibles son materiales que se caracterizan por sufrir grandes deformaciones en presencia de un campo eléctrico. Debido a esto la atención de los científicos se ha centrado en estudiar el comportamiento de estos materiales con el propósito de determinar su potencial uso como actuadores, para músculos artificiales en robótica y para aplicaciones biomédicas en prótesis entre otras aplicaciones. El comportamiento de estos materiales ha recibido la atención de los investigadores solo recientemente, y el objetivo de este trabajo es abordar en más detalle algunos aspectos de la modelación del comportamiento de estos materiales.
Los conceptos básicos a considerar para el estudio del comportamiento de los elastómeros electro-sensibles en presencia de un campo eléctrico son la cinemática de los cuerpos al momento de la deformación, las ecuaciones de Maxwell para las variables de campo eléctrico en ausencia de campos magnéticos, corrientes libres y cargas eléctricas, y sin dependencia del tiempo; además de las leyes del balance de masa, la formulación Lagrangiana y la simetría de los materiales.
Este trabajo consiste en estudiar el comportamiento de la segunda variación para tres problemas de valor de frontera por medio del software Mathematica con diferentes geometrías para los cuerpos electro-activos y diferentes vectores de campo eléctrico, considerando ademas algunos ejemplos simples de ecuaciones constitutivas para el material. La segunda variación, y en particular su signo, se estudió como criterio para predecir la aparición de inestabilidades electro-elásticas.
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Aplicación de las arcillas en el tratamiento de efluentes electroquímicosZárate Anchante, Gisela Belén January 2005 (has links)
El presente trabajo de investigación experimental, propone una alternativa para la remoción de iones cinc y cobre presentes en los Efluentes Electroquímicos, usando como agentes descontaminantes arcillas naturales peruanas.
Para tal fin, se han utilizado cuatro arcillas del tipo montmorilloníta previamente identificadas a través de patrones de difracción de rayos X.
El trabajo constó de dos partes, cada una de las cuales se detallan a continuación:
En primer lugar, las muestras tratadas fueron patrones de soluciones de cinc y cobre en concentraciones que iban desde 25 a 500 ppm. y 50 a 1000 ppm. respectivamente.
La relación masa de arcilla / volumen de solución se fijó en 5 gramos/ 200 mL, estableciéndose el tiempo de agitación en una hora para todos los casos.
Trabajando con una arcilla de tipo sódica, los porcentajes de remoción de iones Zn+2 alcanzados en la mayor parte de las pruebas superaron el 90%.
Para el caso del cobre, trabajando con una arcilla de tipo cálcica, las remociones obtenidas en la mayoría de los casos estuvieron entre 90 y 99,7 % aproximadamente. En segundo lugar, se trataron muestras de efluentes procedentes de una empresa electroquímica. Las concentraciones iniciales de los efluentes electroquímicos de cinc variaron entre 10 y 94 ppm. en Zn+2. Por otra parte, las concentraciones iniciales de los efluentes electroquímicos de cobre oscilaron entre 16 y 160 ppm. en Cu+2.
Cuando se trataron las muestras del efluente de cinc, los porcentajes de remoción obtenidos superaron en todos los casos el 98%.
En el tratamiento de las muestras del efluente de cobre, las arcillas de tipo cálcica lograron una eliminación entre el 85,5 y 98,5 % aproximadamente, a valores de pH regulados entre 4-5 con una solución HCl 0,01 M.
De los resultados del porcentaje de iones cinc y cobre removidos después del contacto de las arcillas con las soluciones patrones y posteriormente con los efluentes reales se desprende, que las arcillas montmorillonitas remueven estos iones. Las del tipo cálcicas iones Cu+2 en mayor proporción y las montmorilloníticas del tipo sódicas iones Zn+2.
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Aplicación de las arcillas en el tratamiento de efluentes electroquímicosZárate Anchante, Gisela Belén January 2005 (has links)
El presente trabajo de investigación experimental, propone una alternativa para la remoción de iones cinc y cobre presentes en los Efluentes Electroquímicos, usando como agentes descontaminantes arcillas naturales peruanas. Para tal fin, se han utilizado cuatro arcillas del tipo montmorilloníta previamente identificadas a través de patrones de difracción de rayos X. El trabajo constó de dos partes, cada una de las cuales se detallan a continuación: En primer lugar, las muestras tratadas fueron patrones de soluciones de cinc y cobre en concentraciones que iban desde 25 a 500 ppm. y 50 a 1000 ppm. respectivamente. La relación masa de arcilla / volumen de solución se fijó en 5 gramos/ 200 mL, estableciéndose el tiempo de agitación en una hora para todos los casos. Trabajando con una arcilla de tipo sódica, los porcentajes de remoción de iones Zn+2 alcanzados en la mayor parte de las pruebas superaron el 90%. Para el caso del cobre, trabajando con una arcilla de tipo cálcica, las remociones obtenidas en la mayoría de los casos estuvieron entre 90 y 99,7 % aproximadamente. En segundo lugar, se trataron muestras de efluentes procedentes de una empresa electroquímica. Las concentraciones iniciales de los efluentes electroquímicos de cinc variaron entre 10 y 94 ppm. en Zn+2. Por otra parte, las concentraciones iniciales de los efluentes electroquímicos de cobre oscilaron entre 16 y 160 ppm. en Cu+2. Cuando se trataron las muestras del efluente de cinc, los porcentajes de remoción obtenidos superaron en todos los casos el 98%. En el tratamiento de las muestras del efluente de cobre, las arcillas de tipo cálcica lograron una eliminación entre el 85,5 y 98,5 % aproximadamente, a valores de pH regulados entre 4-5 con una solución HCl 0,01 M. De los resultados del porcentaje de iones cinc y cobre removidos después del contacto de las arcillas con las soluciones patrones y posteriormente con los efluentes reales se desprende, que las arcillas montmorillonitas remueven estos iones. Las del tipo cálcicas iones Cu+2 en mayor proporción y las montmorilloníticas del tipo sódicas iones Zn+2.
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Desarrollo de sensores piezoeléctricos basados en una matriz elastomérica con nanopartículas de carbonoRojas Campos, Mauricio Felipe January 2015 (has links)
Ingeniero Civil Químico / El desarrollo y estudio de los materiales compuestos con nanopartículas de carbono ha crecido en las últimas décadas debido al aumento en las propiedades mecánicas, térmicas y eléctricas de la matriz polimérica a bajas concentraciones de carga. Entre las nanopartículas se destacan los nanorellenos a base de carbono, específicamente los nanotubos de carbono y el grafeno dada la gran versatilidad de aplicaciones en las que estos materiales pueden ser utilizados, por ejemplo, en la elaboración de sensores piezoeléctricos. Estos dispositivos están formados por una matriz polimérica aislante y nanopartículas conductoras y son capaces de cambiar sus propiedades eléctricas debido a la deformación que el sensor experimenta, lo que ha motivado un extenso estudio en el área de la nanotecnología y ciencias de los materiales.
El objetivo de este estudio es analizar el efecto de la matriz, la carga y el tipo de partícula sobre el cambio de las propiedades eléctricas de compuestos de copolímero de etileno con nanopartículas de carbono al ser deformados por tracción, implementando un sistema de medición en-línea mediante un microprocesador. De forma complementaria se busca caracterizar a los sensores analizando sus propiedades mecánicas, eléctricas y otros parámetros de interés, como por ejemplo la temperatura de fusión.
Los sensores fueron preparados por medio de mezclado en fundido y las matrices elastoméricas utilizadas fueron dos copolímeros de etileno con buteno (engage 1 y engage 2), utilizando nanotubos de carbono (CNT) comerciales y Óxido de Grafeno Térmicamente Reducido (TrGO) sintetizado de acuerdo al método de Hummers.
Como principal resultado se logró observar el efecto de la matriz, la carga y el tipo de partícula sobre el cambio de la conductividad eléctrica de los sensores desarrollados. Los nanocompuestos más sensibles son los que tienen menor cantidad de relleno, en efecto, los sensores elaborados con engage 1 con 6.61%vol. y 7.65%vol. de CNT alcanzan una resistencia eléctrica relativa de 200 y 170% respectivamente, mientras que en el engage 2 el cambio es de 70 y 40%. Para las mismas concentraciones de cargas los sensores más sensibles son los elaborados con la matriz engage 1. Por otra parte los sensores cargados con TrGO alcanzan resistencias relativas de 2500 y 250% para concentraciones de 9.0 y 10%vol. respectivamente, concluyendo que estos nanocompuestos son más sensibles en relación a los cargados con CNT.
Se logró sintetizar TrGO, comprobando mediante análisis DRX la adecuada exfoliación de las láminas de grafeno. Se verificó que la incorporación de las partículas a la matriz polimérica aumenta la rigidez del material entre un 15 y 326%, y disminuye el alargamiento a la rotura. Respecto a las propiedades eléctricas se comprobó el comportamiento del compuesto de acuerdo a la teoría de percolación, destacándose los puntos de percolación obtenidos: 2.4%, 4.6% y 6.6%vol. para el engage 1 con CNT, engage 2 con CNT y engage 1 con TrGO respectivamente.
Los cambios en las propiedades eléctricas de los sensores desarrollados permiten utilizar el efecto piezoeléctrico en diversas aplicaciones para poder medir alguna propiedad física como presión, velocidad y fuerza, y en base a este estudio es posible controlar la sensibilidad del sensor modificando la matriz, la concentración de carga y/o el tipo de nanopartícula.
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Espinelas de Mn-Ni : preparación por diversos métodos, caracterización estructural y estudio de sus propiedadesDiez, Alejandra Silvina 23 November 2010 (has links)
Los óxidos complejos de manganeso han despertado actual-mente un gran interés en varias estructuras con diferentes estados de oxidación y coordinación del Mn, por ejemplo en perovskitas, espinelas, o pirocloros. Estas manganitas presen-tan un amplio rango de propiedades eléctricas y magnéticas (magnetorresistencia colosal, ferromagnetismo, orden de carga y otras más), las cuales pueden ser debidas al estado de valencias mixtas del manganeso. La manganita de Níquel, NiMn2O4 exhibe una estructura de espinela cúbica parcialmente inversa, la cual es bien conocida desde muchos años. La NiMn4w es añiamente usada en la industria para la producción de sensores de temperatura cerámicos debido a sus propiedades eléctricas caracterizadas por un coeficiente de temperatura negativo (NTC) de los semiconductores de resistencia eléctrica. Se pueden utilizar diversos dopantes pa-ra mejorar la eficacia de los sensores. A pesar de su aparente estructura de espinela y fórmula química simple, este material es sorpresivamente complejo y hoy en día conserva interés debido a sus diferentes rutas de preparación y en diferentes formas: polvos, películas delgadas y monocristales. La comple-jidad de estos compuestos se debe parcialmente a la varia-bilidad de las posiciones de Ni y Mn en las subredes crista-linas. Ambos cationes pueden ocupar sitios tetraédricos y octaédricos, los cuales son sitios intersticiales dentro de un empaquetamiento cúbico compacto de oxígenos de la estructura de la espinela.La fracción de Ni ocupando sitios octaédricos corresponde al parámetro de inversión ν de la estructura de espinela cúbica, lo cual influye fuertemente sobre el número de oxidación del Mn. La fracción de Ni que se mueve a un sitio octaédrico se compensa por el movimiento del Mn al sitio tetraédrico. El Mn en posición tetraédrica tiene un número de oxidación de +2, debido a que el Mn3+ es desfavorable en coordinación tetraédrica. La formación del Mn2+ tetraédrico se compensa por igual cantidad de Mn4+ en sitios octaédricos en orden de mantener el balance de cargas, y en consecuencia una desproporción interna. Las fuerzas conductoras para este proceso de desproporción son: (1) la preferencia de los iones Ni2+ por los sitios octaédricos, (2) en coordinación octaédrica el número de oxidación preferencial del Mn es +4 (t2g3): un incremento en la cantidad de Mn3+ octaédricos (t2g3 eg1) conducirá a una distorsión de red Jahn-Teller, energéticamente desfavorable, produciendo una espinela de simetría tetragonal. En la literatura encontramos que el grado de inversión, ν, es dependiente de la síntesis o de la temperatura de sinterizado. Tanto ν como el número de oxidación del Mn dependen de la ruta de preparación y de su historia térmica. Las propiedades físicas también varían de acuerdo a estos parámetros. Es por esto que el objetivo común de numerosas publicaciones fue correlacionar los detalles de las rutas de síntesis, la estructura y microestruc-tura con las propiedades magnéticas y de transporte de car-gas observadas. El uso de Ni(MnO4)2xH2O como precursor es interesante debido a que el manganeso en este compuesto tiene un número de oxidación de +7. En la ruta de síntesis cerámica tradicional, se usa el precursor óxido Mn2O3, en el cual el Mn tiene un número de oxidación de +3, lo cual corres-ponde al número de oxidación promedio del Mn en NiMn2O4. En este trabajo se demuestra que las rutas de síntesis de precursores, combustión y coprecipitación de hidróxidos permiten fabricar la espinela NiMn2O4 con propiedades físicas típicas. En lo que respecta a la posible no estequiometría, la literatura es muy abundante. Se han reportado compuestos estequiométricos (δ=0) así como variaciones no estequio-métricas: principalmente vacancias catiónicas (NixMn2-xO4+δ), donde δ depende de x y de las condiciones de sínte-sis. También existen reportes de vacancias de oxígeno. En este trabajo, se presenta la estequiometría y la estructura cristalina correcta del NiMn2O4, producido por distintas rutas de síntesis. Además, se determinaron las propiedades físicas del material obtenido, por medio de medidas de la magne-tización en función de la temperatura y de las propiedades eléctricas. / Complex manganese oxides have recently evoked strong interest in various structures with different Mn oxidation states and Mn coordinations for example in perovskites, spinels, or pyrochlores. These manganites display a vast range of fascinating electrical and magnetic properties (colossal magnetoresistance, ferromagnetism, charge orde-ring and many more), which often come about due to the mixed valence states of manganese. Nickel manganite NiMn2O4 exhibits a partially inverse cubic spinel struc-ture, which has been well known for many years1 2 3. NiMn2O4 is widely used in industry as the basis for the production of ceramic temperature sensors due to its electrical properties characterized by a negative tempera-ture coefficient (NTC) of the semi-conducting electrical resistance4 5 6 7 8 9 10. Several dopants can be included to improve the sensor performance11 12 13. Despite the apparent spinel structure and simple chemical formula, this material is surprisingly complex and keeps nowadays being revisited and prepared by different routes and in different forms: powder, thin and thick films, and single crystals14 15 16 17 18 19 20 21.The complexity of this compound is partially owned to the variability of the Ni and Mn lattice positions. Ni and Mn cations can both occupy tetrahedral and octahedral crystal sites, which are both interstitial sites within the cubic closed packed oxygen sub-lattice of the spinel structure.The fraction of Ni occupancy on the octahedral sites corresponds to the inversion parameter ν of the cubic spinel structure, which has a strong effect on the Mn valence states: The Ni frac-tion moving to octahedral sites is compensated by Mn going to tetrahedral sites. Such tetrahedral Mn has valence state 2+, because Mn3+ is unfavourable in tetrahedral 4-fold coordination. The formation of tetrahedral Mn2+ is compensated by an equal amount of Mn4+ on the octahedral sites in order to retain charge balance, thus leading to an internal disproportionation. The driving forces for this disproportionation process are (1) the preferred octa-hedral coordination of Ni2+, and (2) the preferential 4+ valence state of Mn (t2g3) in an octahedral coordination: an increasing amount of octahedral Mn3+ (t2g3 eg1) would lead to energetically unfavourable Jahn-Teller lattice distortions and ultimately to tetragonal symmetry of the spinel.It has been found previously that ν is in fact dependent on the synthesis or sintering temperature. Both, ν and the Mn valence therefore depend on the preparation route and thermal history, and the physical properties vary accordingly. Thus, a common objective in many publica-tions was to correlate details of the synthesis route, structure and microstructure with the observed charge transport and magnetic properties 22 23 24 25 26 27 28 29- The uso of Ni(MnO4)2 xH2o as a precursor is interesting due the high Mn7+ oxidation state. In conventional ceramic processing routes, precursor oxides such as Mn2O3 are used where the initial Mn valence is 3+, which corresponds to the expected average Mn valence in NiMn2O4. We show in this work that the permanganate precursor, combustion and hydroxide coprecipitation routes allow fabricating NiMn2O4 materials with typical physical properties.
The literature is abundant with respect to a possible non-stoichiometry of NiMn2O4+δ. A stoichiometric compound has often been reported (δ = 0), as well as non-stoichiometric variations: mostly cationic vacancies (NixMn2-xO4+δ) 30 31 have been mentioned, where δ depends on x and the synthe-sis conditions. Reports on oxygen vacancies also exist32 33 34 35. Therefore, we have made considerable effort in this study to correctly represent the stoichiometry and crystal structure of NiMn2O4+δ produced by different routes. Furthermore, we have comprehensively determined the physical properties by means of temperature dependent magnetization and electric property measurements.
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Síntesis y caracterización de nano-compósitos de BaTiO3 mezclados con polímeros liquido-cristalinos y su posible uso como dispositivos de mediciónMeneses Franco, Ariel Antonio January 2010 (has links)
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Propiedades electrónicas y térmicas de sistemas de baja dimensionalidadArrieta Gamarra, Diana Isolina January 2014 (has links)
Estudia las propiedades ópticas de un gas bidimensional de electrones asociados con las transiciones intrabandas. Se observa que las superredes con pozos de 150 Å y barreras de 10 Å, bajo el efecto de un voltaje aplicado entre 10 y 100 mV, emiten fotones con las frecuencias de 10, 70 y 210 THz. En superredes dimerizadas con pozos de 100 y 150 Å, emiten fotones de 20, 40 y 250 THz. En sistemas cristalinos bidimensionales tales como el grafeno, la molibdenita, el siliceno, el fosoforeno azul y otros, analizamos las propiedades electrónicas y térmicas usando la teoría de funcionales de densidad. Observamos que el grafeno tiene mejores propiedades térmicas comparados con el diamante y el grafito. Algunos cristales 2D tienen un gap directo. Desde la perspectiva del grafeno artificial, simulamos las propiedades electrónicas de un arreglo de antipuntos en una red hospedera que simula el fondo de la banda de conducción del GaAs. Observamos que la evolución de 8 estados centrales en la minibanda de bulk formada se comporta semejante a los estados de Dirac de una red hexagonal tipo panal de abeja. Finalmente, se analiza teóricamente la interacción electrón-fotón en el grafeno. Desde una aproximación perturbativa. / Tesis
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Integration of a visual tracking system into a four probe measuring system to evaluate the electrical sheet resistance of thin filmsCuri Grados, Osmar Giordano Adolfo 13 July 2017 (has links)
En los últimos años, las películas delgadas han sido ampliamente estudiadas debido a la
amplia gama de aplicaciones técnicas que presentan, algunas de las cuales están
determinadas por sus propiedades eléctricas tales como la resistividad. Generalmente,
algunas propiedades medidas en la macroescala no siguen siendo válidas cuando el
material es reducido a la nanoescala. Varios estudios demuestran que la resistividad en
películas delgadas depende del espesor de la muestra. Por lo tanto, en la investigación y
producción de películas delgadas para nuevas aplicaciones, es necesario un sistema eficaz
y preciso para medir y caracterizar sus propiedades eléctricas.
Con el fin de superar las limitaciones en la medición de la resistividad en películas
delgadas, el objetivo de esta tesis es la de implementar un sistema de medición de la
resistividad flexible implementado utilizando el software LabVIEW y conformado por
instrumentos de medición Keithley y una cámara digital tipo microscopio. Este sistema
presenta dos características principales:
1. Un sistema de seguimiento automático de posición (visual tracking) para determinar
la ubicación de las puntas de medición sobre la muestra. Este sistema reduce los
errores ocasionados por el desalineamiento de las puntas, proporciona una apropiada
interfaz gráfica y es el primer paso para la automatización del sistema de medición.
2. El sistema es capaz de medir la resistividad utilizando cuatro métodos distintos (Van
der Pauw, Linear Van der Pauw, y el método de las cuatro puntas lineal y cuadrado).
Esta característica proporciona la posibilidad de medir una gama más amplia tanto
de materiales como de dimensiones de las muestras.
El desempeño del sistema desarrollado se válido midiendo muestras estándar de
aluminio y tungsteno de diferentes espesores (100, 300 and 600 nm). Las películas se
depositaron sobre sustrato de silicio mediante sputtering. La resistividad de las películas
se midió aplicando los diferentes cuatro métodos y se obtuvo un error estándar menor a
1%. Con el _n de validar la eficacia del sistema de seguimiento visual (visual tracking),
se analizó la influencia, tanto del desalineamiento como de la distribución de las puntas
en la medición de la resistividad.
Los resultados fueron validados por comparación con datos experimentales de la
literatura y modelos teóricos de películas delgadas (Fuchs-Sondheimer, Mayadas-Shatzke
y combinación de ambos modelos). Los resultados están en correlación con los datos
experimentales y los modelos teóricos. Además, se confirmó la dependencia de la
resistividad con el espesor. Asimismo, se demostró que el incremento de la resistividad
eléctrica podrá explicarse por las contribuciones de los mecanismos de dispersión en los
limites de grano y en la superficie de la película delgada. / Tesis
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Resistencia de películas de cobre recubiertas por tioles aromáticosZúñiga Céspedes, Belén Elizabeth January 2016 (has links)
Magíster en Ciencias, Mención Física / La resistencia eléctrica de las superficies de cobre de espesor cercano al camino libre medio
electrónico (~39 nm) no es constante en el tiempo, debido a procesos de oxidación que
disminuyen el espesor efectivo de la película metálica en una proporción importante [1]. Esto
es un problema que limita las posibles aplicaciones de este material en cualquier dispositivo
nanométrico. Existe evidencia de que los tioles protegen los metales de ligandos adventicios
y, en el caso del cobre, también actúan como una barrera contra la oxidación. Por otro lado,
abren la posibilidad de funcionalizar las superficies metálicas añadiendo a la molécula un
grupo terminal con propiedades específicas. Se ha encontrado evidencia de que algunos tioles
aromáticos se ensamblan más compactamente que los alcanotioles y por lo mismo se espera
que formen barreras más efectivas.
En este trabajo se presenta la evolución temporal de la resistencia eléctrica del sistema
tiol aromático-Cu, en condiciones de laboratorio, para 2 moléculas de tamaño parecido pero
diferente polaridad. A través de varios experimentos se comparó la efectividad de la monocapa
formada en proteger de la oxidación. La resistencia de películas delgadas metálicas (~50 nm
de espesor inicial) se midió con la técnica de 4-contactos y amplificadores sintonizados para
mediciones de bajo ruido como una forma complementaria de caracterizar el crecimiento de
óxido de cobre. Es bien sabido que la resistencia y la resistividad tienen ambas una fuerte
dependencia en el espesor de la película [2] así que el efecto del crecimiento de óxido debe ser
cuantificable y se comprobó que lo es. Además, las muestras preparadas son distinguibles por
su evolución tanto mediante caracterización eléctrica como topográfica (por medio de STM y
AFM) y elemental (a través de ARXPS). También resultan distinguibles por su estado inicial
mediante caracterización elemental.
La evolución de la resistencia y del porcentaje de óxido presente durante 30 días sugiere
que en el cobre sin recubrir el óxido crece más rápido que en las otras dos muestras.
La muestra recubierta por bifenil-4-tiol presenta ventaja frente a la muestra sin recubrir en
la etapa inicial, pero finalmente la molécula se degrada. La muestra recubierta por ácido
4-mercaptobenzoico muestra el comportamiento más estable desde el punto de vista de la
evolución de la caracterización elemental (la monocapa se degrada menos) y de la caracterización
eléctrica (el valor de su resistencia sufre una variación porcentual menor). Sin embargo,
en los primeros días de exposición al ambiente sufre profundas transformaciones en su topografía,
que se reflejan en la evolución del tamaño de grano y la rugosidad. Se corroboró
mediante el programa Gaussian que la molécula que conduce a los mejores resultados es
aquella cuyo momento dipolar indica que la nube electrónica se ha desplazado hacia el átomo
de azufre.
[1] I. Platzman, R. Brener, H. Haick and R. Tannenbaum. Oxidation of Polycrystalline
Copper Thin Films at Ambient Conditions. The Journal of Physical Chemistry C,
112(4):1101 1108, 2008.
[2] W. Zhang, S.H. Brongersma, Z. Li, D. Li, O. Richard and K. Maex. Analysis of the
size effect in electroplated fine copper wires and a realistic assessment to model copper
resistivity. Journal of Applied Physics, 101(6):063703, (2007).
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