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>> 0 >> 1 >> 2 >> 3 >> 4 >>
M.Sc. Guerra J. A.
Solid State Physics GroupPUCP 2012
Caracterización de películas delgadas semiconductoras de un amplio ancho de banda dopadas con tierras raras
![Page 2: >>0 >>1 >> 2 >> 3 >> 4 >> M.Sc. Guerra J. A. guerra.jorgea@pucp.edu.pe Solid State Physics GroupPUCP 2012 Caracterización de películas delgadas semiconductoras](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022051400/5539ac455503469c7e8b4989/html5/thumbnails/2.jpg)
>> 0 >> 1 >> 2 >> 3 >> 4 >>Solid State Physics GroupPUCP 2012
Películas delgadas
Sustrato
Película d [nm]
t [mm]
d << t
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>> 0 >> 1 >> 2 >> 3 >> 4 >>Solid State Physics GroupPUCP 2012
¿amplio ancho de banda?
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>> 0 >> 1 >> 2 >> 3 >> 4 >>Solid State Physics GroupPUCP 2012
bandas
e
rBrA
A BR ∆E/2
∆EA
B
enlazamiento
anti-enlazamiento
Posición
En
erg
ía
Ci
… ……
e
rBrA
A BR
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>> 0 >> 1 >> 2 >> 3 >> 4 >>Solid State Physics GroupPUCP 2012
ancho de banda(energía de banda prohibida)
b.c.
b.v.
conductores
En
erg
ía
aislantes &
semiconductores
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>> 0 >> 1 >> 2 >> 3 >> 4 >>Solid State Physics GroupPUCP 2012
tierras raras
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>> 0 >> 1 >> 2 >> 3 >> 4 >>
nc-AlN:Lh3+¿Por qué?
R. Weingärtner, O. Erlenbach, A. Winnacker, A. Welte, I. Brauer, H. Mendel, H.P. Strunk, C.T.M. Ribeiro and A.R. Zanatta, Opt. Mater. 28 (2006), p. 790.
Solid State Physics GroupPUCP 2012
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>> 0 >> 1 >> 2 >> 3 >> 4 >>
¿Por qué amplio ancho de banda?
Solid State Physics GroupPUCP 2012
• «Quenching» por:• ancho de banda• temperatura• concentración
• Transparencia
material dopado excitación & emisión
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>> 0 >> 1 >> 2 >> 3 >> 4 >>
R. Weingärtner J. A. Guerra, O. Erlenbach, G. Gálvez, F. De Zela, A. Winnacker, 2010 Mater. Sci. Eng. B, 174 114-8
Ingeniería del ancho de banda
a-(SiC)1-x(AlN)x
Solid State Physics GroupPUCP 2012
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>> 0 >> 1 >> 2 >> 3 >> 4 >>
Al1-xGaxN:Tm
D S Lee and A J Steckl 2003 Enhanced blue emission from Tm-doped AlxGa1-xN electroluminescent thin films Appl. Phys. Lett. 83 2094
Solid State Physics GroupPUCP 2012
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>> 0 >> 1 >> 2 >> 3 >> 4 >>Solid State Physics GroupPUCP 2012
![Page 12: >>0 >>1 >> 2 >> 3 >> 4 >> M.Sc. Guerra J. A. guerra.jorgea@pucp.edu.pe Solid State Physics GroupPUCP 2012 Caracterización de películas delgadas semiconductoras](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022051400/5539ac455503469c7e8b4989/html5/thumbnails/12.jpg)
>> 0 >> 1 >> 2 >> 3 >> 4 >>
Deposición & Caracterización
Solid State Physics GroupPUCP 2012
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>> 0 >> 1 >> 2 >> 3 >> 4 >>
pulverización catódica
Solid State Physics GroupPUCP 2012
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>> 0 >> 1 >> 2 >> 3 >> 4 >>
pulverización catódica
Solid State Physics GroupPUCP 2012
G. Gálvez, O. Erlenbach, J. A. Guerra Torres, T. Hupfer, M. Steidl, F. De Zela, R. Weingärtner, A. Winnacker, Materials Science Forum Vols. 645-648 (2010), 1199-1202
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>> 0 >> 1 >> 2 >> 3 >> 4 >>Solid State Physics GroupPUCP 2012
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>> 0 >> 1 >> 2 >> 3 >> 4 >>
Foto-luminiscencia (PL)
Espectrofotometría UV-VIS
Espectroscopía vibracional (FTIR)
Solid State Physics GroupPUCP 2012
caracterización óptica
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>> 0 >> 1 >> 2 >> 3 >> 4 >>Solid State Physics GroupPUCP 2012
Foto-luminiscencia (PL)
I(λ)excI(λ)PL
Energía de excitación
Muestra
Señal
• defectos
• Tiempo de vida de portadores de carga (TRPL)
• Impurezas
e-
b.c.
b.v.
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>> 0 >> 1 >> 2 >> 3 >> 4 >>
Espectro PL
500 525 550 575 600 625 650 675 7000
1
2
3
4
5
Quar
tz s
ubst
rate
Ram
man
Si su
bst
rate
Ram
man
PL Inte
nsi
ty x
104 (
a.u.)
Wavelength (nm)
5D4-
7F3
(621
.28
nm
)
5D4-
7F4
(595
.47
nm
)5D
4-7F
4 (5
84.5
6 nm
)
5D4-7F5 (550.07 nm)
5D4-7F5 (541.95 nm)
a-SiC:H:Tb 1.9% a-SiC:H a-SiC
500 525 550 575 600 625 650 675 7000
1
2
3
4
5
Quar
tz s
ubst
rate
Ram
man
Si su
bst
rate
Ram
man
PL Inte
nsi
ty x
104 (
a.u.)
Wavelength (nm)
5D4-
7F3
(621
.28
nm
)
5D4-
7F4
(595
.47
nm
)5D
4-7F
4 (5
84.5
6 nm
)
5D4-7F5 (550.07 nm)
5D4-7F5 (541.95 nm)
a-SiC:H:Tb 1.9% a-SiC:H a-SiC
Solid State Physics GroupPUCP 2012
λexc = 488 nm
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>> 0 >> 1 >> 2 >> 3 >> 4 >>
a-SiC:H:Tb
Solid State Physics GroupPUCP 2012
SiC120W
Tb50W
Sustrato
Película
Objetivos
1% 11%Tb%
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>> 0 >> 1 >> 2 >> 3 >> 4 >>
PL a-SiC:H:Tb
Solid State Physics GroupPUCP 2012
![Page 21: >>0 >>1 >> 2 >> 3 >> 4 >> M.Sc. Guerra J. A. guerra.jorgea@pucp.edu.pe Solid State Physics GroupPUCP 2012 Caracterización de películas delgadas semiconductoras](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022051400/5539ac455503469c7e8b4989/html5/thumbnails/21.jpg)
>> 0 >> 1 >> 2 >> 3 >> 4 >>
PL a-SiC:H:Tb
Solid State Physics GroupPUCP 2012
J. A Guerra, et al., Concentration Quenching of the Luminescence from several Terbium doped Matrix Materials, Submitted to EDS-2012.
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>> 0 >> 1 >> 2 >> 3 >> 4 >>
Simulaciones (Percolación)
Solid State Physics GroupPUCP 2012
0 3 6
0.0
0.4
0.8
1 1.5 2
Nor
mal
ized
Inte
nsity
Impurity concentration
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>> 0 >> 1 >> 2 >> 3 >> 4 >>Solid State Physics GroupPUCP 2012
Espectrofotometría UV-VIS-NIR
Su
stra
to
Pel
ícu
laI0(λ) IT(λ)
IR(λ)
IA(λ)
I0= IT +IA+IR
1= T+A+R
T(λ)= IT/I0
¡Esto es lo que medimos!
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>> 0 >> 1 >> 2 >> 3 >> 4 >>Solid State Physics GroupPUCP 2012
Espectrofotometría UV-VIS-NIR
250 500 750 1000 1250 1500 1750 2000 22500
20
40
60
80
100
Tran
smis
sion
(%)
Photon wavelength (nm)
c-Si a-Si a-Si:H a-SiN
Cortesía de A.R. Zanatta, IFSC-USP, Brasil
![Page 25: >>0 >>1 >> 2 >> 3 >> 4 >> M.Sc. Guerra J. A. guerra.jorgea@pucp.edu.pe Solid State Physics GroupPUCP 2012 Caracterización de películas delgadas semiconductoras](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022051400/5539ac455503469c7e8b4989/html5/thumbnails/25.jpg)
>> 0 >> 1 >> 2 >> 3 >> 4 >>Solid State Physics GroupPUCP 2012
d = 356.14 ± 0.13 nm
0.0
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
Measurement Fit
Tra
nsm
issio
n
300 600 900 1200 1500 1800 2100
0
4
8
12
16
Calculated
x10
4 ( c
m-1)
wavelength (nm)
a-(SiC)0.53(AlN)0.47
Extracto de la tesis de maestría de J. A. Guerra
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>> 0 >> 1 >> 2 >> 3 >> 4 >>Solid State Physics GroupPUCP 2012
a-(SiC)1-x(AlN)x
R. Weingärtner J. A. Guerra, O. Erlenbach, G. Gálvez, F. De Zela, A. Winnacker, 2010 Mater. Sci. Eng. B, 174 114-8
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>> 0 >> 1 >> 2 >> 3 >> 4 >>Solid State Physics GroupPUCP 2012
1 2 3 4 5 6 70
2
4
6
8
10
12
14
UF AG 200 300 400 500 600 700
x1
04 ( c
m-1)
Photon Energy (eV)
2 = 0.9919
0 = 9321.202 ± 179.712 cm-1 eV-1
E0 = 6.002 ± 0.015 eV
AG200 400 600 8006
7
8
9
10
1/
x10
-1 ( e
V)
Temperature (°C)
J A Guerra, L Montañez, O Erlenbach, G Galvez, F De Zela, A Winnacker, R Weingärtner, 2011 J. of Phys. Conf. Series 274 012113
AG 200 300 400 500 600 700 8003
4
5
6
7
E( E)2
ECU
ETauc
Bandgap (eV
)
Temperature (°C)
a-AlN
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>> 0 >> 1 >> 2 >> 3 >> 4 >>
•SiC:H
•SiCN
•(SiC)1-x(AlN)x
•Si1-xNx
•AlxSi1-xN
Solid State Physics GroupPUCP 2012
¿Qué es lo que hacemos entonces?
Caracterizamos Aplicaciones
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>> 0 >> 1 >> 2 >> 3 >> 4 >>
Miembros actuales en el grupo
Lider
Doctorado
IngenieríaCiencias
Maestría
Pregrado
Graduados
Colaboradores
Solid State Physics GroupPUCP 2012
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>> 0 >> 1 >> 2 >> 3 >> 4 >>
Gracias, y lancen sus preguntas
Grupo de Ciencias de los MaterialesPUCP 2011