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El objetivo principal del presente proyecto especial era financiar un estudiante a quien se le pueda encargar la puesta a punto de diferentes equipos recibidos como parte de la colaboración con la Universidade de Erlangen-Nürnberg, Universidad Técnica de Ilmenau, y la Universidad de Vanderbild (EUA). Sin embargo la compra de insumos necesarios para la producción y caracterización de los materiales a estudiar se convirtió también en un objetivo principal. En la actualidad contamos con dos estudiantes de ingeniaría electrónica de último ciclo de pregrado trabajando en la puesta a punto de dos sistemas: automatización del sistema de medida de efecto hall y control de temperatura del porta-muestras del sistema producción de películas delgadas semiconductoras por pulverización catódica, ambos dentro del marco de sus tesis y en la etapa final. Así mismo contamos con una estudiante de la maestría de física aplicada quien trabaja en el montaje y puesta a punto del sistema de medida por fotoluminiscencia dentro del marco de sus tesis. Dentro de este contexto el financiamiento se utilizó de la siguiente manera: se compraron insumos críticos para la producción de las muestras a estudiar. Se compraron materiales para la puesta a punto de uno de los equipos. Y se financió a un asistente de investigación quien produciría y caracterizaría películas delgadas de materiales semiconductores con un amplio ancho de banda, así como también entrenaría a los nuevos estudiantes peruanos y alemanes en el uso adecuado de los equipos de producción caracterización.
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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.
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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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