Examinando por Materia "Dopaje"

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    PublicaciónAcceso abierto
    Análisis cuantitativo de las propiedades estructurales de nanopartículas de In2O3 dopado con Fe
    (2020-06-17) Seña Lastre, Carmen Julia; Beltrán Jiménez, Jailes Joaquín
    El In2O3 es un óxido semiconductor transparente, tipo n que tiene una alta conductividad eléctrica, debido a las vacancias de oxígeno que posee, presenta una amplia brecha de banda y junto a sus propiedades químicas lo han hecho un material ampliamente utilizado en dominios fotovoltaicos, sensores, fotocatálisis, celdas solares, cristales líquidos entre otros. Cuando al óxido de indio se dopa con metales de transición 3d, como el hierro, en su red cristalina se pueden mejorar sus diferentes propiedades para potenciar sus aplicaciones. En este trabajo de investigación, se estudiaron las propiedades estructurales del In2O3 dopado con Fe, [(In1-xFex)2O3], para valores nominales de x de 0, 0.01, 0.03, 0.05, 0.08 y 0.10, sintetizado por el método de Co-precipitación. La caracterización estructural se realizó mediante la difracción de rayos X (DRX), con la cual se identificaron las fases presentes en cada una de las muestras. Los patrones de difracción se ajustaron por medio del método Rietveld, utilizando los programas MAUD, Rietica y Powdercell para calcular el parámetro de red y el volumen de celda. Adicionalmente, estos parámetros también fueron calculados mediante la ley de Bragg. El tamaño del cristalito y el strain se calcularon por medio de los programas MAUD, y Powdercell y con los datos arrojados por el program Rietica utilizando la ecuación de Scherrer y la Williamson-Hall. En estas muestras solo se identificó la estructura cúbica tipo Bixbíta In2O3 con grupo espacial Ia3, sin presencia de fases adicionales o impurezas. Con los tres programas utilizados se obtuvo una bondad del ajuste en el rango 1.022
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    PublicaciónAcceso abierto
    Efecto sobre las propiedades estructurales, ópticas y magnéticas del Dopaje con cobalto en nanopartículas de Óxido de Indio (In2O3)
    (2021-07-05) Ramos Rivero, Josias David; Beltrán Jiménez, Jailes Joaquín
    El óxido de indio es un semiconductor tipo n, debido a las vacancias de oxígeno que presenta, perteneciente al grupo de los óxidos semiconductores transparentes (TCO, Transparent Conducting Oxide), los cuales se caracterizan por poseer una elevada conductividad eléctrica y una buena transparencia dentro del espectro visible con intervalos de energía prohibida anchos, típicamente del orden de 3 - 4 eV. La combinación de estas características, hacen al In2O3 un material de gran importancia en la fabricación de dispositivos optoelectrónicos, principalmente como electrodos transparentes en celdas solares, sensores de gas, fotodetectores, pantallas planas y/o táctiles o dispositivos emisores de luz orgánicos. Cuando el In2O3 se dopa con cobalto u otros metales de transición diferentes pueden ocurrir cambios en sus propiedades estructurales, ópticas y magnéticas y puede ser más activo cuando se utiliza como catalizador, más sensible y selectivo como sensor de gases y más propicio para catálisis. El principal objetivo de esta monografía es hacer una rigurosa revisión bibliográfica para estudiar el efecto del cobalto sobre las propiedades estructurales, ópticas y magnéticas de nanopartículas de In2O3 cuando se dopa con cobalto. La presente monografía consiste de cuatro capítulos. En el Capítulo 1 se estudian los principales conceptos de materiales semiconductores; en el Capítulo 2 se describe los principales métodos por vía húmeda para la síntesis de nanopartículas de In2O3 dopado con cobalto, y las principales técnicas para caracterizar sus propiedades estructurales, ópticas y magnéticas; en el Capítulo 3 se presenta las propiedades estructurales, ópticas y magnéticas del In2O3 sin dopar y en el Capítulo 4 se hace énfasis en el efecto de cobalto en las propiedades del In2O3 ya mencionadas. Dentro de la revisión bibliográfica se ha encontrado que la brecha de banda del óxido de indio sin dopar aumenta a medida que disminuye el tamaño de la partícula y que puede presentar un comportamiento ferromagnético cuando el tamaño de partícula es bastante reducido, presumiblemente a que el número creciente de vacantes de oxígeno y defectos intrínsecos superficiales parecen estabilizarse con la disminución del tamaño. El efecto del cobalto en la estructura cristalina del In2O3 tiende a disminuir su parámetro de red, debido a la diferencia entre los radios iónicos del In3+ y, principalmente, del Co2+ aumentando los defectos intrínsecos; como vacancias de oxígeno requeridas para la electroneutralidad de carga. La introducción de cobalto en el In2O3 normalmente disminuye el ancho de banda prohibida, aumentando su transparencia en el espectro visible. La disminución de la brecha de banda del In2O3 ocasionado por el cobalto fue regularmente atribuida a las interacciones de intercambio entre los electrones de los orbitales sp del óxido y los electrones d localizados de los iones Co2+. Por último, en las muestras de óxido de indio dopado con cobalto que presentaban un acoplamiento ferromagnético, el aumento en las vacancias de oxígeno y defectos superficiales ocasionadas por los iones cobalto, fue la teoría más común para explicar este comportamiento.
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    PublicaciónAcceso abierto
    Nanopartículas de sno2 dopado con cobalto preparado por descomposición térmica: un estudio de sus propiedades estructurales y ópticas
    (2021-02-02) Mendoza Ruíz, Camilo Andrés; Beltrán Jiménez, Jailes J.
    El SnO2 como material puro, conocido normalmente también como casiterita, es un semiconductor transparente tipo n, presenta gran estabilidad térmica y mecánica, una estructura cristalina tetragonal, perteneciente al grupo tipo rutilo, correspondiente a la clase 4/m2/m2/m, al grupo puntual D_4h y al grupo espacial p4/mnm, con una coordinación 6:3. Este semiconductor presenta una adecuada combinación de propiedades químicas, electrónicas y ópticas que lo hacen útil como material para sensores de gases, como electrodo transparente, como ánodo para baterías de litio, como transistor, catalizador, dispositivos optoelectrónicos, y celdas fotovoltaicas. Cuando se dopa con cobalto u otros metales de transición, puede ser más activo cuando se utiliza como catalizador, más sensible y selectivo como sensor de gases y más propicio para catálisis. El principal objetivo de este trabajo es estudiar las propiedades estructurales, cristalográficas, ópticas, de polvos de SnO2 dopados con Co e identificar las posibles correlaciones entre ellas. Las muestras fueron sintetizadas por el método de sol-gel modificado basado en la ruta del citrato y caracterizadas por medio de análisis termogravimétrico, difracción de rayos X y UV-Vis en modo de reflectancia difusa. Los parámetros de red aumentaron a medida que aumentaba la concentración del dopante muy probablemente a que la mayoría de los cationes Co2+ de alto espín este sustituyendo a los cationes de Sn4+ en el SnO2 tipo rutilo, mientras el tamaño del cristalito disminuyó, indicando que el dopante retrasa la velocidad de crecimiento del cristal. Utilizando medidas de espectroscopia UV-VIS con reflectancia difusa se observó que la muestra del 5% presenta Co3O4 como fase secundaria y que la introducción de estados electrónicos y superposición de orbitales d de los iones de Co2+ causan variaciones en el borde de absorción del SnO2. La brecha de banda Eg aumentó para x≤0.03, lo cual fue atribuido al efecto Burstein-Moss y luego disminuyó para x=5%, lo cual fue atribuido a la presencia de Co3+. Por último, se encontró una correlación directa entre la variación de los parámetros de red y la brecha de banda en las muestras de SnO2 sin presencia de fases secundarias a medida que aumentaba la concentración de Co.