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The present proposal aims to fund the research activities of the group and the laboratory for the next two years, i.e. fund materials, conferences and research stages. These activities are align to the research of rare earth doped widebandgap semiconductors for up and down conversion layers, the study of metalorganic triple cation perovskites and passivation layers for photovoltaic applications, as well as the production and characterization of transparent conductive oxides doped with rare earths and transition metal ions for down shift layers. With exception of the perovskites, the materials are growth by sputtering and characterized by means of FTIR, Raman, PL and CL spectroscopy, Van Der Pauw, capacitance-voltage, XRD and Variable Angle Spectral Ellipsometry (VASE). The materials under study are SiC and AlN doped with Tb and Yb, for up/down conversion layers. AlN for surface passivation of Si wafers as well as Liquid Phased Crystalized Si (LPC-Si) for thin film solar cells. ITO and AZO doped with Tb and Tm, for multifunctional light emitting materials and downshift layers, and doped with Cr for acetone sensing, and perovskites. In particular, the production and part of the characterization of the perovskites and LPC-Si are perform in collaboration with the Helmholz Zentrum Berlin (HZB), Germany, in the framework of a memorandum of understanding. The rest of materials are fully produced and characterized in our laboratories. The main objectives of the project are to study: The thermal activation of rare doped materials and excitation mechanism after thermal annealing treatments. The effect of annealing treatments and doping with rare earths and transition metal ions on the electrical conductivity and optical transparency of ITO and AZO. The passivation capabilities of AlN and other dielectric thin films in order to improve the efficiency of Si based solar cells.
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La producción de estructuras metálicas sobre sustratos poliméricos atrae un fuerte interés científico debido a sus aplicaciones en la tecnología de circuitos integrados. Con el fin de evitar procesos de producción complejos, así como reducir los costes, se dedican grandes esfuerzos al desarrollo de nuevos métodos de metalización directa. El proyecto consiste en el estudio de metalización selectiva asistida por láser de sustratos poliméricos por deposición química (electroless-plating). Dichas estructuras metálicas encuentran aplicaciones en la elaboración de soportes de circuitos electrónicos tridimensionales moldeados por inyección (Molded Interconnect Devices-MIDs).
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El proyecto de investigación se enfoca en la síntesis de recubrimientos composites de zinc y nanopartículas de TiO2 por electro-codeposición electroquímica. Las propiedades mecánicas como la dureza y la resistencia a la abrasión de los recubrimientos de zinc pueden ser mejoradas incluyendo material particulado (TiO2) disperso en la matrix metálica. El proceso de electro-codeposición electroquímica involucra la dispersión de micro/nanopartículas (ejm. óxidos, carburos, nitruros, polímeros, etc.) en un electrolito adecuado para así co-depositar dichas partículas en conjunto con una matriz metálica durante un proceso de electrodeposición. Las propiedades de la capa compuesta está directamente relacionado con la cantidad de partículas incorporadas, su distribución uniforme dentro de la matriz metálica así como la microestructura resultante del metal. Es por ello que el presente trabajo de investigación consiste en el desarrollo de una metodologia que involucre el estudio sistemático de la correlación entre los parámetros de síntesis (ejm. química del electrolito, química superficial de las partículas, estabilidad de la dispersión, pH, metodología de electrodeposición e hidrodinámica entre otros) y la incorporación de partículas en el recubrimiento. En base a estas investigaciones se propone un mechanismo para el proceso de co-deposición de partículas durante el proceso de electrodeposición. Asímismo, las propiedades de los recubrimientos compuestos son investigadas y correlacionadas a los parámetros de síntesis.
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Adquisición y puesta en funcionamiento de equipos para la implementación de técnicas electroquímicas como espectroscopía de impedancia electroquímica (EIS) y ruido electroquímico (EN) en estudios de corrosión de sistemas complejos.
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Se sintetizó recubrimientos de aleaciones de Ni-P y Ni-P-SiC por procesos de reducción autocatalítica. (electroless-plating). La adición de micro-partículas de SiC duras dispersas en la matriz de Ni-P permitió la preparación de recubrimientos compuestos de Ni- P-SiC. La idea de incorporar partículas dentro de la matriz metálica de Ni-P fue de incrementar las propiedades mecánicas del recubrimiento así como su resistencia al desgaste. La caracterización de los recubrimientos involucró estudios de morfología por microscopía electrónica de barrido (SEM), composición química mediante espectroscopía de dispersión de energía con rayos X (EDX) y espectroscopía de emisión óptica por descarga luminiscente (GDOS); microestructura por difracción de rayos X (XRD) y ensayos de dureza. Todos los recubrimientos mostraron micro-estructura amorfa y alto contenido de fósforo (10-14% en peso). Los recubrimientos de Ni-P-SiC fueron más duros (802 HV-815 HV) en comparación a los recubrimientos de Ni-P (469HV-626HV). Las técnicas utilizadas para estudiar la resistencia a la corrosión en NaCl 3,5% fueron: resistencia de polarización lineal (LPR), curvas de Tafel y espectroscopía de impedancia electroquímica (EIS). Estas técnicas concordaron en demostrar la mejor resistencia a la corrosión de los depósitos de Ni-P-SiC en relación a los depósitos de Ni-P. Este hecho se atribuye a la disminución del área metálica efectiva expuesta.
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