SINTESIS DE ÓXIDOS TRANSPARENTES CONDUCTORES

UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE CHIHUAHUA[pic 1][pic 2]

FACULTAD DE INGENIERÍA

“SINTESIS DE ÓXIDOS TRANSPARENTES CONDUCTORES ”

QUE PARA OBTENER EL TITULO DE INGENIERO AEROESPACIAL

DESARROLLA:

IRVING ARMANDO MIRANDATALAVERA

Asesora externo DRA. HILDA ESPERANZA ESPARZA PONCE (CIMAV)

DR.

CHIHUAHUA, CHIH A MAYO 2015

PROPUESTA DE TEMA DE TESIS

FECHA: MAYO 2015

NOMBRE DEL TESISTA:

IRVING ARMANDO MIRANDA TALAVERA ___________________________________________

NOMBRE DE LA PROPUESTA DE TESIS:

“SINTESIS DE ÓXIDOS TRANSPARENTES CONDUCTORES”_______________________________

NOMBRE DEL DIRECTOR DE TESIS PROPUESTO:

DRA. HILDA ESPERANZA ESPARZA PONCE (CIMAV)_____________________

CO-DIRECTOR: DR. _______________________

CARRERA:

INGENIERÍA AEROESPACIAL_________________________________________

1.- OBJETIVO GENERAL:

DEPOSITAR  Y CARACTERIZAR PELÍCULAS DELGADAS DE ITO Y SnO2:Sb MEDIANTE EROSIÓN CATÓDICA Y ASPERSION TERMICA.

2.- OBJETIVO PARTICULAR:

CRECIMIENTO DE PELÍCULAS DELGADAS DE ITO MEDIANTE EROSIÓN CATÓDICA SOBRE SUSTRATOS DE VIDRIO.

CRECIMIENTO DE PELÍCULAS DELGADAS DE SnO2:Sb MEDIANTE ASPERSION TERMICA.

CARACTERIZACIÓN MICROESTRUCTURAL Y PROPIEDADES ELÉCTRICAS DE PELÍCULAS DELGADAS DE ITO Y SnO2:Sb MEDIANTE EROSIÓN CATÓDICA Y ASPERSION TERMICA.

3.- DESCRIPCIÓN DETALLADA:

SE PRETENDE DEPOSITAR PELICULAS DELGADAS DE ITO SOBRE UN SUSTRATO DE VIDRIO,  TILIZA EN LAS  CELDAS SOLARES DE TERCERA GENERACION.

4.- AMBIENTE DE DESARROLLO:

ESTE PROYECTO SE DESARROLLARÁ EN LAS INSTALACIONES DEL CENTRO DE INVESTICACIÓN EN MATERIALES AVANZADOS______________

5.- TIPO DE INVESTIGACIÓN:

(x) Investigación básica

(  ) Investigación aplicada

(  ) Investigación tecnológica

(  ) Desarrollo experimental

(  ) Desarrollo tecnológico

6.- MENCIONE COMO SE RELACIONA SU TESIS CON LAS MATERIAS DE LA CARRERA:

SE RELACIONAN DE MANERA ESTRECHA YA QUE SON NECESARIOS PRINCIPALMENTE, LOS CONOCIMIENTOS DE CIENCIA DE MATERIALES, ASI COMO DE QUIMICA, FISICA (ELECTRICIDAD, ÓPTICA).

7.- APOYO FINANCIERO

EL CIMAV CUENTA CON UN SISTEMA DE EROSIÓN CATÓDICA Y PLANCHAS CALIENTE PARA LA  ASPERSION TERMICA., ASÍ COMO LOS REACTIVOS PARA LLEVAR A CABO EL DEPOSITO DE ITO Y SnO2:Sb. Y UNS SISTEMA DE EFECTO HALL PARA REALIZAR LA CARATERIZACION ELECTRICA DE LAS PELÍCULAS SEMICONDUCTORAS, ASÍ COMO MICORSCOPIOS ELECTRONICOS Y DIFRACTOMETROS PARA LA CARACTERIZACIÓN MICROESTRUCTURAL.

8.- LUGAR DE DESARROLLO:

CHIHUAHUA, CHIHUAHUA___________________________________________

ATENTAMENTE

 IRVING ARMANDO MIRANDA TALAVERA (245015)

ÍNDICE DEL PROTOCOLO

INTRODUCCIÓN        

MARCO TEÓRICO        

JUSTIFICACIÓN        

OBJETIVOS        

HIPÓTESIS        

ÍNDICE DEL CONTENIDO DE LA TESIS        

DISEÑO DE LA INVESTIGACIÓN        

RECURSOS        

CRONOGRAMA DE ACTIVIDADES DEL DESARROLLO DEL TEMA        

BIBLIOGRAFÍA        

INTRODUCCIÓN

MARCO TEÓRICO

Efecto fotoeléctrico

La naturaleza física del efecto fotoeléctrico fue descrita por Einstein tomando como base la teoría cuántica que formuló Planck. Este fenómeno describe la expulsión en el vacío de electrones de un metal al incidir luz sobre su superficie.

El fenómeno se explica por la energía potencial de los electrones del metal que deberá ser menor que la de los electrones en reposo en el vacío. Por lo que deben absorber cierta energía para superar esa barrera energética. Cuando la energía de un fotón es absorbida por un electrón pueden suceder varias cosas; si la energía absorbida es menor que la necesaria esta se disipará en forma de calor; si la energía que absorbió es exactamente la requerida podrá excitar un electrón hacia el vacío con energía cinética cero, y finalmente si la energía es mayor podrá dar al electrón un exceso de energía cinética [7].

Teoría de bandas

En los últimos años la física ha descrito el comportamiento de los electrones de un átomo en función de la energía. De esta manera, es necesario que cierta cantidad de energía sea liberada para acercar el electrón al núcleo y que se suministre energía para alejarlo del mismo. También, se ha relacionado la energía que poseen los electrones con el orbital en el que se encuentra y que solo es capaz de emitir o absorber energía en cantidades discretas.

En ciertos materiales donde hay muchos electrones y numerosos niveles de energía disponibles, se puede pensar que  las distintas energías están agrupadas en bandas, es decir, agrupando los niveles de energía más próximos entre sí. Los electrones en la capa de valencia, con mayor energía dentro de un átomo, ocupan la banda de valencia. La banda de conducción es aquella donde los electrones pueden fluir si se encuentran en presencia de un campo eléctrico, generando así una corriente eléctrica.

La teoría de bandas ayuda a definir las características y diferencias de los materiales conductores, aislantes y semiconductores.

En el caso particular de  los semiconductores (que bajo circunstancias específicas podrían comportarse como metales o aislantes), estos presentan una región en la cual ningún estado de energía es permitido. Sin embargo, se permiten regiones de energía debajo y encima de esta energía prohibida. Las bandas superiores son llamadas bandas de conducción y las inferiores de valencia. Esta separación es conocida como la energía de banda prohibida y es un parámetro muy importante en la física de semiconductores. [8]

Semiconductores

Una manera de clasificar a los metales, semiconductores y aislantes es en base a su resistividad. Los metales presentan valores de resistividad muy pequeños, los aislantes valores muy grandes y los semiconductores están en la media. Sin embargo esto solo se aplica a temperaturas cercanas a la ambiente, debido a que la resistividad de los metales y semiconductores varían con la temperatura.

Esta variación se puede generalizar con un gradiente  positivo para los metales, pero los semiconductores presentan un gradiente  negativo en ciertas regiones de temperatura [9]. El comportamiento que diferencia la resistividad de los metales y semiconductores está íntimamente ligado al tipo de enlace que une estos materiales.[pic 3][pic 4]

El mismo comportamiento descrito para los semiconductores presentan los aislantes, estos se pueden diferenciar fácilmente de los semiconductores por el orden de las magnitudes de resistividad que presentan dichos materiales.

Al mismo tiempo de la clasificación anterior, se vio ya que los semiconductores se pueden definir a partir de la teoría de bandas y las regiones de energía prohibida.

La conductividad  de los semiconductores es la suma de la densidad de conducción de dos tipos de cargas, los electrones y los huecos dejados por estos.

[pic 5]

Dónde:

  es la densidad de carga de los electrones libres y  la densidad de carga de los huecos.[pic 6][pic 7]

 es la movilidad de los electrones e cierto material que se relaciona linealmente con la velocidad de arrastre y l intensidad del campo eléctrico.[pic 8]

Existen dos grandes divisiones en los semiconductores. Los semiconductores intrínsecos y extrínsecos. Se les llama semiconductores intrínsecos cuando se habla de un material sin impurezas o dopantes y los semiconductores extrínsecos al contrario presentan impurezas que modifican la conductiva del material y su relación con la temperatura [9].

Cuando el semiconductor no tiene alguna clase de impurezas, se nombra semiconductor intrínseco, en este caso los huecos y electrones se originan solo por excitación térmica, está de más decir que las concentraciones de huecos y electrones son iguales, debido a que un electrón genera un hueco únicamente.

En este tipo de semiconductores es relativamente sencillo introducir cantidades pequeñas de otros elementos con un diferente número de electrones de valencia con el fin de ocupar sitios en la red que en condiciones normales estaría un átomo del semiconductor.

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