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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.
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El propósito de este proyecto es investigar las propiedades de pasivación y propiedades ópticas de recubrimientos de películas amorfas delgadas de Oxido de Nitruro de Silicio (SiOxNy) sobre silicio cristalizado en fase líquida (LPC-Si), de (Sub-)Oxido de Silicio (a-SiOx:H) y de Nitruro de Alumino (AlN), sobre obleas de silicio cristalino (c-Si). El objetivo es obtener un mejor entendimiento y mejor control de los procesos de optimización de la eficiencia de los dispositivos fotovoltaicos en los que son integrados. Para ello, se estudiarán las propiedades eléctricas y ópticas de las interfaces de c-Si y LPC-Si con los diferentes materiales de recubrimiento.
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La propuesta está orientada a la consolidación de un grupo de investigadores en el país especializados en ciencia e ingeniería de materiales avanzados y de estructura artificial, dispuestos a compartir experiencias y facilidades en investigaciones multidisciplinarias. El círculo está integrado por investigadores de la Facultad de Ciencias Físicas de la Universidad Nacional Mayor de San Marcos (institución principal), de la sección de Física de la Pontificia Universidad Católica del Perú, la Universidad Peruana Cayetano Heredia y la Universidad Nacional José María Arguedas de Andahuaylas (Dpt. Acad. de Ing. y Tecnología Agroindustrial). Las investigaciones harán énfasis en la producción y caracterización de nano-materiales, la determinación de sus propiedades, el modelaje de la fenomenología, las aplicaciones tecnológicas en el sector productivo (industrias metalúrgicas, mineras, metal-mecánicas, agro-industrial), así como en terapias biomédicas en oncología, recubrimientos en implantes dentales y ortopédicos, administración de fármacos y espintrónica. El orden nanométrico del tamaño de los granos produce el aumento relativo de la contribución de los átomos de las superficies y contorno de granos; los cuales poseen orden y coordinación locales, campo cristalino, anisotropía magnética, densidad de espines diferentes a los del interior de los granos. De esta manera, controlando la estructura, estabilidad y propiedades de las interfaces se mejora el desempeño de los materiales.
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"Estancias en Cooperación con DAAD Alemania" Convocatoria 2017 Proyecto de investigación científica colaborativo con Helmholtz-Zentrum Berlin (HZB). La investigación fotovoltaica tiene dos objetivos principales: Reducir el costo de las celdas solares y/o mejorar su eficiencia en la conversión de energía. El propósito de este proyecto cooperativo es contribuir a ambos objetivos mediante la investigación de nuevos materiales fotovoltaicos de perovskita y tierras raras. La perovskita ha surgido como un material muy prometedor y de bajo costo para películas absorbentes en celdas solares. En particular, las llamadas celdas solares ¿tándem¿ de silicio/perovskita, compuestas de capas superpuestas de cada material, muestran gran potencial para superar las actuales celdas solares de silicio de unión única. El HZB desarrolla celdas solares de silicio de hetero-unión, que sirven como la base de la celda tándem. Uno de los principales desafíos es sintonizar la energía del ancho de banda de la perovskita para optimizar eléctrica y ópticamente la estructura tándem. El objetivo del proyecto es obtener conocimiento preciso del índice de refracción complejo, ancho de banda óptico y fotoconductancia de la capa de perovskita. Un segundo enfoque para superar el límite de la eficiencia de una celda solar es incorporar procesos de conversión descendente y ascendente de luz. Las energías de fotón mayores al ancho de banda de la capa absorbente son perdidas parcialmente por termalización, y las energías menores son perdidas totalmente por falta de absorción, lo cual limita la eficiencia de las celdas solares de unión única. El Grupo de Ciencia de los Materiales de la PUCP está investigando las propiedades ópticas y luminescentes de las tierras raras de terbio (Tb) e yterbio (Yb). El objetivo del proyecto es demostrar los procesos de conversión descendente y/o ascendente de las tierras raras en un dispositivo fotovoltaico.
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In this project, we study the relation between the electronic defects of the host matrix and the RE activation upon thermal treatments following the previous contribution of Janotta but for the Terbium doped wide bandgap semiconductors SiC:H, AlN, and SiN. Using the RF magnetron sputtering system at the physics section in the PUCP, Terbium doped SiC:H, AlN and SiN will be grown. For this, the optimal parameters for the thickness, Terbium concentration and bandgap are found. Thenceforward, the optical bandgap, electronic density of states and their variation upon thermal annealing treatments are of interest and therefore are our main objective in this project. The application and adaptation of the general theory for the emission of REs is developed resulting in the numerical modeling of the observed emission of the samples produced.
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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).
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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.
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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
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