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JORGE ANDRES GUERRA TORRES

JORGE ANDRES GUERRA TORRES

JORGE ANDRES GUERRA TORRES

Doctor en Física, PONTIFICIA UNIVERSIDAD CATOLICA DEL PERU

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Magíster en Física (PONTIFICIA UNIVERSIDAD CATOLICA DEL PERU)

DOCENTE ORDINARIO - PRINCIPAL
Docente a tiempo completo (DTC)
Departamento Académico de Ciencias - Sección Física

Investigaciones

Se encontraron 26 investigaciones

2021 - 2024

Indirect excitation and luminescence activation mechanisms of rare-earth doped wide bandgap degenerated semiconductors and their impact on the host's optical and electrical properties

The present proposal aims to systematically study thermal activation and host-mediated rare-earth (RE) indirect excitation mechanisms in sputtered Indium Tin Oxide (ITO) and Aluminum doped Zinc Oxide (AZO) thin films embedded with Terbium (Tb) and Thulium (Tm) impurities. These are direct wide bandgap degenerated semiconductors that have the potential to combine low electrical resistivity and high visible optical transmittance, with light emission features, when doped with REs. There are only a few reports where a transparent conductive oxide has been doped with REs. In these cases, very little or no light emission was observed.1¿4 In addition, there is a lack of consensus on the excitation and activation mechanisms of RE-doped, wide-bandgap materials. Here, we develop new dispersion models to describe the absorption edge and complex refractive index considering excitonic effects, coupled to Drude, Lorentz and direct fundamental absorption processes. Our models will be experimentally tested and will serve as a platform to assess the RE indirect excitation mechanism via the formation of bound excitons to RE clusters in these materials. We expect to make the latter excitation mechanism evident by inducing the thermal quenching of the RE-related luminescence in a temperature range in which excitons cannot exist, thus determining the excitonic binding energy for RE clusters with different sizes. The project is aligned with the Dielectric Materials and Films ONR program and we believe it substantially contributes to the U.S. objective of mitigating potential supply disruption and lack of innovation in the area of RE materials. We aim to conduct fundamental research in order to develop novel RE-doped, wide bandgap semiconductor materials with optoelectronic properties that are suitable for applications in the naval, military and defense fields, renewable energies, light emitting and sensing devices, gas sensors and advanced optoelectronics.

Participantes:

Instituciones participantes:

  • Office of naval research - -- (Financiadora)
  • PONTIFICIA UNIVERSIDAD CATOLICA DEL PERU - Departamento de ciencias, seccion física (Financiadora)
2021 - 2024

Ingeniería de Nanomateriales Multifuncionales para Aplicaciones en Contactos Eléctricos Luminiscentes transportes, celdas solares y sensores de gases orgánicos

El objetivo principal de este proyecto es manipular las propiedades de películas delgadas de In2O3-SnO2 y ZnO:Al dopadas con Tm, Tb, Cr y Fe, con el fin de evaluar el efecto que los dopantes tendrían en la luminiscencia, conductividad eléctrica, transparencia óptica y magnética. Así como su desempeño como sensores de acetona bajo iluminación UV y bajas temperaturas de operación. Para esto se depositan las películas con un sistema de pulverización catódica de 3 magnetrones, permitiendo así hacer ingeniería a través de la manipulación de la concentración de los dopantes, temperatura del sustrato, y la activación con tratamientos térmicos después de la deposición. Las propiedades ópticas y rugosidad, serán evaluadas por el único elipsómetro espectral de ángulo variable que existe en el Perú, para temperaturas de la muestra in situ desde la temperatura ambiente hasta 400°C. Las propiedades de emisión de luz serán evaluadas por las técnicas de catodoluminiscencia y fotoluminiscencia. Las propiedades eléctricas serán evaluadas por Efecto Hall y Van Der Pauw, las propiedades magnéticas serán evaluadas por la magnetometría de muestra vibrante. El desempeño como sensores bajo excitación UV será evaluado para distintas concentraciones de acetona y temperaturas de trabajo. Al final del proyecto esperamos haber desarrollado un material multifuncional con las capacidades descritas anteriormente.

Participantes:

  • JORGE ANDRES GUERRA TORRES (Investigador principal)
  • Antonio Ricardo Zanatta -- (Co-Investigador)
  • David Pacheco -- (Co-Investigador)
  • Ekaterine Chikoidze -- (Co-Investigador)
  • Lars Korte -- (Co-Investigador)

Instituciones participantes:

  • FONDECYT - -- (Financiadora)
  • HELMHOLTZ ZENTRUM bERLIN - iNSTITUTE FOR SILICON PHOTOVOLTAICS (Financiadora)
  • PONTIFICIA UNIVERSIDAD CATOLICA DEL PERU - Seción fisica (Financiadora)
  • UNIVERSIDAD DE SAO PAULO - INSTITUTO DE FISICA DE SAO CARLOS (Financiadora)
  • UNIVERSIDAD NACIONAL SAN AGUSTIN - ESCUELA DE FISICA (Financiadora)
  • University Paris-Saclay - gemac (Financiadora)
2021 - 2022

Desarrollo de un sistema de iluminación de cabina para techos panorámicos laminados translúcidos mediante ingeniería de nanocompuestos vitrificados a base de SiO2/TiO2: una colaboración académico-industrial entre los laboratorios de AGP y la PUCP

Ante la creciente demanda por automóviles más eficientes, una estrategia común ha sido la producción de vehículos más ligeros y de menores dimensiones. Debido a la reducción del espacio de cabina y la resultante sensación de estrechez, los fabricantes han optado por implementar techos panorámicos de vidrio laminado. Esta solución permite una sensación agradable de espacio para los ocupantes en la cabina, pero complica considerablemente los esquemas de iluminación interna de los vehículos. Esto es debido a que la integración de elementos luminiscentes convencionales en vidrios laminados compromete la transparencia del vidrio y genera distorsiones apreciables desde el punto de vista del ocupante. Para abordar este problema, el presente proyecto propone un sistema de iluminación integrado al vidrio laminado que no compromete la transparencia ni distorsiona la imagen. Este sistema estaría basado en elementos pasivos encapsulados dentro del vidrio laminado, los cuales dispersan la luz que incide lateralmente sobre ellos pero perturban mínimamente la luz que incide perpendicularmente. De esta manera, es posible iluminar de forma lateral y producir regiones brillantes en los vidrios laminados sin comprometer su transparencia óptica ni claridad. Los elementos dispersivos translúcidos están basados en nanocompuestos cerámicos de dióxido de silicio (SiO2) y dióxido de titanio (TiO2). Estos son integrados al vidrio mediante altas temperaturas durante el proceso de laminado. Más allá del desarrollo de este sistema, se realizará una caracterización extensa y detallada de las propiedades ópticas y mecánicas de estos elementos en conjunción con los vidrios laminados. Finalmente, el desarrollo de este proyecto se encuentra enmarcado en la colaboración académico industrial entre los laboratorios de Ingeniería y Ciencias de los Materiales de la PUCP y los laboratorios de AGP en Lima y Ghent.

Participantes:

Instituciones participantes:

  • AGP INDUSTRIAS S.A. - -- (Financiadora)
  • FONDECYT - -- (Financiadora)
  • PONTIFICIA UNIVERSIDAD CATOLICA DEL PERU - Laboratorio de materiales (Financiadora)
  • PONTIFICIA UNIVERSIDAD CATOLICA DEL PERU - Sección Física (Financiadora)
2020 - 2022

Producción y caracterización de nuevos materiales con aplicaciones en celdas fotovoltaicas

La eficiencia de celdas solares es limitada por el material. Solo una región restringida del espectro solar es utilizada. Además, la luz en el rango azul es absorbida por la celda pero esta absorción ocurre cerca de la superficie donde la tasa de recombinación es mayor debido a defectos electrónicos. Para superar esto se usan materiales distintos, formando así un tándem donde cada material es optimizado para una región particular. Las perovskitas han demostrado en la última década tener potencial para ser usadas como capa absorbente en la celda frontal de un sistema tándem. El HZB se enfoca en el desarrollo de nuevos materiales y procesos para mejorar la eficiencia y reducir el costo de celdas solares. Las estructuras de celdas tándem perovskita/silicio son uno de sus intereses, abarcando la ingeniería de las propiedades optoelectrónicas de la capa absorbente, estudio de su estabilidad y optimización de electrodos transparentes. El Grupo de Ciencia de los Materiales de la Sección Física en la PUCP se especializa en la caracterización de materiales semiconductores. Su investigación se centra en el estudio y la ingeniería de las propiedades optoelectrónicas. La cooperación entre la PUCP y el HZB se inició en el 2015 y ha producido publicaciones conjuntas desde entonces. Actualmente ambos grupos continúan cooperando en la caracterización y desarrollo de materiales con aplicaciones fotovoltaicas

Participantes:

Instituciones participantes:

  • CONCYTEC - -- (Financiadora)
  • helmholtz zentrum berlin - -- (Financiadora)
  • PONTIFICIA UNIVERSIDAD CATOLICA DEL PERU - Departamento de ciencias, Sección Física (Financiadora)
  • SERVICIO ALEMAN DE INTERCAMBIO ACADEMICO(DAAD:DEUTSCHER AKADEMISCHER AUSTAU - -- (Financiadora)
2019 - 2022

Caracterización, modelado y estudio del comportamiento de diferentes generaciones de tecnologías fotovoltaicas frente a las condiciones climáticas del Perú

Actualmente, el gobierno peruano está preparando una reforma de la política energética nacional que permita incrementar el porcentaje de energía renovable al mix energético del país. Perú es el país del Sol y la tecnología fotovoltaica (FV). Por las ventajas técnico-económicas que ofrece, es la técnica renovable de generación de energía eléctrica que mayor tasa de crecimiento ha presentado en la última década. Actualmente, el mercado ofrece múltiples productos comerciales de diferentes tecnologías FV. Sin embargo, aún no existen estudios científicos sobre el verdadero comportamiento particular de cada una de ellas en el país considerando sus diversos climas. En este proyecto se investigará el desempeño de diferentes generaciones de tecnologías de módulos FV. Para ello, será necesario la realización de una extensa campaña experimental en la cual, además de la obtención y análisis de la curva característica de corriente-voltaje del módulo, será necesario registrar todas las variables meteorológicas de interés (irradiancia, distribución espectral, temperatura, humedad, polvo, etc.) que afectan a su producción energética, así como a la degradación de los mismos. A partir de los resultados experimentales, se validarán modelos matemáticos y físicos los cuales se optimizarán para las condiciones climatológicas de la región de Lima. En este sentido, se podrá predecir la producción de energía FV para estas condiciones. El resultado esperado conducirá a entender mejor el rendimiento y comportamiento de cada tecnología. Se pretende que la metodología aplicada y modelos desarrollados puedan replicarse en las distintas zonas climáticas del Perú. Además, los datos obtenidos facilitarán los estudios de ahorro energético y económico. Finalmente, los resultados serán de interés para el sector energético en el marco de su actual y futura transición a energías renovables, ya que motivarán e impactarán la selección de las tecnologías fotovoltaicas adecuadas para el clima peruano.

Participantes:

Instituciones participantes:

  • CONCYTEC - FONDECYT (Financiadora)
  • PONTIFICIA UNIVERSIDAD CATOLICA DEL PERU - DEPARTAMENTO ACADEMICO DE Ciencias - Sección de Física - Grupo MatER (Financiadora)
  • UNIVERSIDAD DE JAEN - Centro de Estudios Avanzados en Energía y Medio Ambiente (Financiadora)
2018 - 2022

Primer elipsometro espectral de ángulo variable en el Perú para la caracterización de materiales multifuncionales

La presente propuesta se centra en el estudio de películas delgadas de materiales multifuncionales. Entendiéndose, que un material multifuncional es aquel al que se le pueden añadir nuevas propiedades sin perder sus propiedades originales. En este sentido, esta investigación busca evaluar el efecto del dopaje con tierras raras (TR) y metales de transición (MT) en las propiedades opto-electrónicas de óxidos transparentes conductores para aplicaciones en dispositivos electroluminiscentes y dispositivos sensores de gases, respectivamente. En particular, los materiales multifuncionales que se pretenden estudiar son el óxido de indio dopado con estaño (ITO), el óxido de zinc dopado con aluminio (AZO) y dopados con tulio (ITO:Tm y AZO:Tm) y cromo (ITO:Cr y AZO:Cr).

Participantes:

Instituciones participantes:

  • BANCO MUNDIAL - -- (Financiadora)
  • FONDECYT - -- (Financiadora)
  • PONTIFICIA UNIVERSIDAD CATOLICA DEL PERU - física (Financiadora)
  • UNSAA - -- (Financiadora)
2018 - 2022

Producción y caracterización de foto-electrodos a base de carburo de silicio amorfo hidrogenado para la producción de hidrogeno usando luz solar

Materiales con un amplio ancho de banda como el SiC, TiO2 y AlN son de creciente interés. Esto se debe a que permiten la transmisión de luz en el espectro visible permitiendo aplicaciones opto-electrónicas. Existe un particular interés en el estudio del SiC y TiO2 para aplicaciones foto-catalíticas. Estos materiales exhiben una alta resistencia a la corrosión en medios catalíticos en contraste con los semiconductores usuales como GaAs y Si. Actualmente es posible obtener SiC amorfo hidrogenado mediante RF sputtering en una atmosfera rica en hidrógeno, o por PECVD usando una mezcla de SiH4 y CH4. El carburo de silicio amorfo hidrogenado (a-SiC:H) puede ser usado como foto-electrodo en dispositivos foto electro-químicos para la producción de hidrógeno por electrólisis del agua utilizando luz solar. El presente proyecto tiene el objetivo de producir películas delgadas de a-SiC:H mediante RF sputtering y estudiar el proceso de fotocorrosión de dichas películas en medios acuosos frente a su uso como fotoelectrodo para la producción de hidrógeno por electrólisis del agua. Las técnicas electroquímicas a emplear involucran curvas de corriente potencial, espectroscopía de impedancia electroquímica así como la microbalanza electroquímica de cristal de cuarzo. Adicionalmente los cambios en la morfología de la superficie, estructura y propiedades ópticas de dichos materiales serán caracterizados a través de diversas técnicas AFM, Raman y espectroscopía de transmisión UV-VIS.

Participantes:

Instituciones participantes:

  • CONCYTEC - - (Financiadora)
  • PONTIFICIA UNIVERSIDAD CATOLICA DEL PERU - Departamento Académico de Ciencias (Financiadora)
  • PONTIFICIA UNIVERSIDAD CATOLICA DEL PERU - Instituto de Corrosión y Protección (Financiadora)
2020 - 2021

Caracterización de módulos fotovoltaicos bifaciales bajo las condiciones climáticas de Lima

Actualmente, el gobierno peruano está preparando una reforma de la política energética nacional que permita incrementar el porcentaje de energía renovable del país. Por las ventajas técnico-económicas que ofrece, la tecnología fotovoltaica (FV) es la técnica renovable de generación de energía eléctrica que mayor tasa de crecimiento ha presentado en la última década. El mercado ofrece múltiples productos comerciales de diferentes tecnologías FV, entre ellas los módulos de tecnología bifacial, que permite captar la energía solar por ambas caras. Aún no existen estudios científicos sobre el verdadero comportamiento particular de esta en el país. En este proyecto se investigará el desempeño de dos distintas tecnologías y dos diferentes configuraciones de módulos FV bifaciales. Para ello, será obtendrá y analizará la curva característica de corriente-voltaje del módulo. A la vez se registrarán las variables meteorológicas de interés (irradiancia, albedo, temperatura, polvo, etc.) que afectan a su producción energética. Debido al peculiar clima limeño, donde durante los meses de invierno el cielo se encuentra mayormente nublado y con un gran componente de radiación difusa, se aplicarán y compararán dos configuraciones de orientaciones de los módulos bifaciales: (1) orientación hacia el norte con una inclinación de 15°, y (2) posición vertical con las caras del módulo orientadas hacia el este y oeste. A partir de los resultados experimentales de ambas configuraciones, se aplicarán modelos matemáticos y físicos que permitan extraer y evaluar los parámetros eléctricos principales de los módulos bifaciales. En este sentido, se podrá predecir la producción de energía FV para estas condiciones y seleccionar la tecnología y configuración adecuada. Los resultados conducirán a entender mejor el rendimiento y comportamiento de los módulos bifaciales bajo las condiciones climáticas de Lima. Además, los datos obtenidos facilitarán los estudios de ahorro energético y económico.

Participantes:

Instituciones participantes:

  • PONTIFICIA UNIVERSIDAD CATOLICA DEL PERU - Dirección de Gestión de la Investigación (DGI) (Financiadora)