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Electron paramagnetic resonance (EPR) spectra of manganese-doped strontium titanate were investigated for several Mn concentrations. The spectra of Mn2+ and Mn4+ ions were observed and attributed, respectively, to Mn ions occupying Sr2+ and Ti4+ sites. The relative intensity of the spectra suggested that the manganese ions occupy preferentially Ti4+ sites. The results showed that the EPR peak-to-peak linewidth of the Mn4+ spectrum increases with manganese concentration according to the theoretical equation DHpp=0.45+210.f.(1-f)80 (mT). This suggested that the exchange interaction between tetravalent manganese ions in strontium titanate has an approximate range of 0.96 nm, comparable to that of Gd3+ in the same compound. Resumo Espectros de ressonância paramagnética eletrônica de titanato de estrôncio dopado com manganês foram investigados para várias concentrações de Mn. Os espectros dos íons de Mn2+ e Mn4+ foram observados e atribuídos, respectivamente, a íons de Mn ocupando sítios do Sr2+ e do Ti4+. A intensidade relativa dos dois espectros sugeriu que os íons de manganês ocupam preferencialmente os sítios do Ti4+. Os resultados mostraram que a largura de linha pico a pico do espectro do Mn4+ aumenta com a concentração de manganês de acordo com a equação teórica ΔHpp=0,45+210.f.(1-f)80 (mT). Isto sugeriu que a interação de câmbio entre íons de manganês tetravalente tem um alcance aproximado de 0,96 nm, comparável ao do Gd3+ no mesmo composto.

CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior No presente trabalho, foram obtidas nanoestruturas das perovskitas de titanato de bário (BaTiO3) e titanato de estrôncio (SrTiO3) puras e dopadas com 2,0 e 4,0% em mol de íons Fe3+ pelo método hidrotérmico de micro-ondas. Os materiais foram obtidos à 140 °C, com taxa de aquecimento de 5 ºC min-1 durante 8 min. Os resultados de difração de raios X (DRX) indicaram a formação da estrutura do tipo tetragonal para as amostras de BaTiO3 e cúbica para as amostras de SrTiO3. A presença de íons Fe3+ causou perturbações estruturais a longo alcance na rede cristalina dos materiais devido a substituição dos íons Ti4+ pelos íons Fe3+. Os modos ativos no Raman que caracterizam as estruturas tetragonal e cúbica do BaTiO3 e do SrTiO3, respectivamente, foram observados. Os espectros Raman também revelaram distorções locais geradas pela adição dos íons Fe3+ nas estruturas destes materiais. Os espectros de absorção na região do ultravioleta e visível (UV-vis) revelaram bandas de transição d-d pouco intensas dos íons Fe3+ devido à baixa concentração destes íons na rede dos titanatos. A partir desses espectros foi possível calcular os valores de energia de band gap para as amostras. Os valores obtidos foram relativamente menores para as amostras dopadas. As imagens de microscopia eletrônica de varredura (MEV) indicaram a influência do íon dopante na morfologia das partículas formadas. As amostras de BaTiO3 se mostraram constituídas de partículas pequenas e aglomeradas, sendo que as amostras dopadas com íons Fe3+ apresentaram partículas maiores, com morfologia arredondada. As amostras de SrTiO3 apresentaram partículas em forma de cubos com tamanho variando entre 200 e 600 nm. As amostras dopadas apresentaram partículas menores que a amostra pura de SrTiO3. Os espectros obtidos por espectroscopia de raios X por dispersão em energia (EDX) confirmaram a presença do elemento ferro nas amostras dopadas. A inserção dos íons Fe3+ na estrutura das amostras promoveu uma diminuição na intensidade da emissão fotoluminescente em comparação às amostras puras, sugerindo que a presença do dopante diminui a recombinação eletrônica nas estruturas dos titanatos. In this work, pure, 2.0 and 4.0 mol% of Fe3+ doped nanostructures of barium titanate (BaTiO3) and strontium titanate (SrTiO3) perovskites were synthesized by hydrothermal microwave assisted method. The materials were obtained at 140 ºC with a heating rate of 5 ºC min-1 for 8 min. The X-ray diffraction results indicated the formation of the tetragonal structure for the BaTiO3 and cubic for the SrTiO3. The presence of Fe3+ caused long-range disturbances at the crystalline grid of the materials due to substitution of Ti4+ and Fe3+. The Raman active modes that characterize the tetragonal structure of BaTiO3 and the cubic structure of SrTiO3 were observed. Raman spectra also revealed local distortions generated by the addition of Fe3+ in the structures of these materials. UV-vis spectra revealed low intensity d-d transition bands of the Fe3+ due to the low concentration of these ions in the titanates lattice. From these spectra it was possible to calculate the band gap energy values for the samples. The values obtained were relatively lower for the doped samples. The images of scanning electron microscopy by field emission indicated the doping ion influence on the morphology of the formed particles. The BaTiO3 samples were made up of small and agglomerated particles and the doped samples with Fe3+ showed larger particles with rounded morphology. The SrTiO3 samples showed cube-shaped particles ranging in size from 200 to 600 nm. The doped samples had smaller particles than the pure SrTiO3 sample. The spectra obtained by energy dispersive X-ray spectroscopy (EDX) confirmed the presence of iron element in the doped samples. The insertion of Fe3+ promoted a decrease in the intensity of photoluminescent emission compared to the pure samples suggesting that the presence of dopant decreased the electron recombination in the titanates structures. Dissertação (Mestrado)

Producción Científica, The luminescence of SrTiO3 depends on the sample type, either doped or stoichiometric, as grown or treated, the excitation conditions, and temperature. The origin of the luminescence emissions, blue, green, and infrared, remains controversial. In particular, the role played by defects, mainly oxygen vacancies, impurities, and self-trapped holes and electrons on the different emissions are far to be elucidated. We present a cathodoluminescence (CL) and photoluminescence (PL) study of undoped and Nb-doped samples. The different excitation conditions of CL and PL permit to distinguish the luminescence emission from the bulk (CL) and from a surface skin region (PL). Significant differences between both techniques are seen for the undoped sample, while the Nb-doped sample presents less differences, highlighting the role played by the surface defects and the doped electrons. The study is complemented by the temperature dependence of the luminescence spectra and the emission due to defects generated by plastic deformation., Junta de Castilla y León (project VA283P18), Ministerio de Economía, Industria y Competitividad (project ENE2017-89561-C4-3-R)

O estudo e o desenvolvimento de óxidos do tipo perovskita tem atraído grande interesse devido à variedade de rotas de síntese possíveis e a possibilidade de arranjos de elementos que resultam em materiais com diferentes composições. Neste trabalho o óxido do tipo perovskita SrTiO3 foi sintetizado através de quatro rotas e as propriedades dos materiais foram comparadas para compreender como a síntese pode influenciar as propriedades do material obtido. As rotas de síntese avaliadas são: i) complexação polimérica (método Pechini), ii) método solvotermal em meio básico com utilização de polivinilpirrolidona (PVP) e etileno glicol (EG) como agentes complexantes, iii) solvotermal em meio ácido com utilização de ácido cítrico (AC) como agente complexante, adicionalmente ao PVP e o EG e iv) solvotermal em meio ácido com utilização de ácido cítrico (AC) como agente complexante, adicionalmente ao PVP e o EG com precipitação com acetona antes do tratamento térmico. Os produtos sintetizados foram tratados termicamente a 450, 600 e 750 °C e caracterizados por difração de raio X, microscopia eletrônica de varredura, de transmissão e de transmissão com alta resolução, espectroscopia na região do UV-Vis e de infravermelho e determinação de área superficial pelo método BET. Todas as rotas propostas mostraram eficiência para a síntese da perovskita SrTiO3 com características semelhantes. Uma das rotas apresentou uma pequena diferença nas características ópticas que está relacionada, provavelmente, ao tamanho de partícula obtida nesta rota específica. Estruturalmente, foi observado diferença nos produtos sintetizados. E, é bastante possível que as divergências observadas nas amostras estudadas estejam relacionadas à quantidade e tipo dos agentes complexantes envolvidos em cada rota de síntese. The study and development of perovskite oxides has attracted great interest due to the variety of possible synthesis routes and the possibility of element arrangements that result in materials with different compositions. In this work the perovskite oxide SrTiO3 was synthesized through four routes and the material properties were compared to understand how the synthesis can influence the properties of the obtained material. The synthesis routes evaluated are: i) polymeric complexation (Pechini method), ii) solvothermal method in basic medium using polyvinylpyrrolidone (PVP) and ethylene glycol (EG) as complexing agents, iii) solvothermal method in acidic medium using acid citric (CA) as a complexing agent, in addition to PVP and EG and iv) solvothermal in an acidic medium using citric acid (CA) as a complexing agent, in addition to PVP and EG with precipitation with acetone before heat treatment. The synthesized products were heat-treated at 450, 600 and 750 °C and characterized by X-ray diffraction, high resolution scanning, transmission and transmission electron microscopy, UV-Vis and infrared spectroscopy and surface area determination by the BET method. All proposed routes showed efficiency for the synthesis of perovskite SrTiO3 with similar characteristics. One of the routes showed a small difference in optical characteristics that is probably related to the particle size obtained in this specific route. Structurally, a difference was observed in the synthesized products. And, it is quite possible that the divergences observed in the studied samples are related to the quantity and type of complexing agents involved in each synthesis route.

La limitación en el espacio donde se dispone la antena dentro de un dispositivo electrónico ha promovido la investigación de alternativas que permitan el desarrollo de antenas miniaturizadas con una amplia capacidad de emisión y recepción, siendo los materiales ferroeléctricos una de las opciones más acertadas para reducir el tamaño de las antenas sin generar cambios significativos en el diseño. Adicionalmente, estos materiales pueden ser obtenidos por diferentes técnicas, dentro de las que sobresale sol-gel por su flexibilidad en deposición de película. Por ello, el presente trabajo se centra en la evaluación del factor de miniaturización de antenas de parche microstrip recubiertas con materiales ferroeléctricos tales como titanato de estroncio (STO), titanato de bario-estroncio (BSTO), y titanato de bario (BTO), obtenidos vía sol-gel y depositados mediante spin coating a 3000 rpm (20 s) con tratamiento térmico a 700 °C (1 h, 1 °C/min). Estas antenas fueron diseñadas y simuladas dentro de un rango de frecuencia entre 1 y 8.5 GHz; se fabricaron por fotolitografía usando substratos de alúmina de 635 m con metalización en oro (3.0 m) y capa de adherencia de níquel-cromo (0.2 m), para ser caracterizadas con el uso de un analizador vectorial de red (VNA). La ejecución de esta investigación se verificó mediante difracción de rayos X, mostrando la presencia de estructuras cristalinas en fase perovskita cúbica, con parámetros de red para STO, BSTO y BTO de 3.9012 ± 0.0049 Å, 3.9631 ± 0.0055 Å, y 4.0268 ± 0.0119 Å, respectivamente. La caracterización microestructural y morfológica permitió establecer las condiciones de deposición y de tratamiento térmico de la película que permitieran uniformidad, homogeneidad y adherencia aceptable de la capa con poca presencia de defectos superficiales. Por su parte, la espectroscopía de rayos X de energía dispersa cuantificó composiciones elementales para STO de 1.48 ± 0.13 % wt Sr, y 0.54 ± 0.07 % wt Ti; BSTO: 0.69 ± 0.22 % wt Ba, 1.22 ± 0.12 % wt Sr, 0.63 ± 0.09 % wt Ti, y 6.05 ± 0.85 % wt O; y para BTO de 1.28 ± 0.23 % wt Ba, 0.74 ± 0.09 % wt Ti, y 7.28 ± 0.92 % O; todos estos materiales analizados en forma de película cristalizada y depositada sobre Al2O3/Ni-Cr/Au. Los espesores obtenidos para las películas de STO, BSTO, y BTO fueron: 2.8130, 4.1070, y 3.9217 m; con constante dieléctrica de 92, 136, y 232; tangente de pérdida de 0.0112, 0.0104, y 0.0080, con operación en 4.116 GHz (-12.6000 dB), 4.0800 GHz (-10.0900 dB), y 4.0200 GHz (-10.0900 dB), respectivamente para STO, BSTO y BTO. Por otro lado, las antenas recubiertas con STO, BSTO y BTO evidenciaron tasas de miniaturización de 4.7 %, 7.0 %, y 15.6 %, con frecuencia de operación en 2.5925 GHz, 2.5300 GHz, y 2.2950 GHz, respectivamente. De este modo se comprobó dentro de las instalaciones de la Universidad EAFIT la aplicabilidad de las películas ferroeléctricas en los procesos de miniaturización de antenas.

Strontium titanate (SrTiO3) is one of the most widely used substrates when it comes to epitaxial growth of functional oxide thin films. It has been an attractive subject of research mainly due to its incipient ferroelectric behavior at low temperatures. At room temperature, and under standard conditions it exhibits a cubic phase (Pm3̅m) perovskite structure. However when temperature drops below 105 K it undergoes an antiferrodistortive phase transition due to the rotation of the oxygen octahedra, shifting to a tetragonal (I4/mcm) phase in the process. At really low temperatures ( ̴4 K) a ferroelectric transition should take place, were it not obstructed by quantum uctuations (a situation known as quantum paraelectricity). This ferroelectric transition may also be fostered by applying epitaxial strain (modifying its lattice constants) or electric fields. Making use of Monte Carlo simulations from second principles an attempt will be made to replicate the aforementioned antiferrodistortive transition, as well as to observe the material's temperature-dependant behaviour while imposing strain restrictions, enabling the obtention of a bulk SrTiO3 phase diagram. This type of diagrams, known as Pertsev diagrams, are really sought after by experimental groups as they represent a trustworthy guide while navigating the different phases of the material at hand. This represents one of the most interesting aspects of this work, as this kind of diagrams have never been published while being produced with atomistic simulations (they are only accessible via phenomenological Ginzburg-Landau models). This novelty is mainly due to the large size of the simulations involved –between 2500 and 5000 atoms-, only possible thanks to the second-principles techniques used in this work. They provide a much greater eficiency compared to traditional DFT methods while maintaining a similar level of precision. This has granted the opportunity to carry out an analysis of the domain structure within several phases of the material, some of which displaying interesting, unexpected patterns. The previously mentioned rotations as well as ferroelectricity-related distortions have been quantified by means of a generalized mode projection system, developed specifically for this work. RESUMEN: El titanato de estroncio (SrTiO3) es uno de los materiales más utilizados como substrato para crecer de forma epitaxial láminas delgadas de óxidos funcionales. Se trata de un material ampliamente estudiado sobretodo debido a su comportamiento de ferroeléctrico incipiente a bajas temperaturas. A temperatura ambiente, y en condiciones estándar posee una estructura perovskita en fase cúbica (Pm3̅m). Sin embargo al descender por debajo de los 105 K sufre una transición antiferrodistortiva debida a la rotación de los octaedros de oxígeno, pasando a una fase tetragonal (I4/mcm) en el proceso. A muy bajas temperaturas ( ̴4 K) debería observarse una transición ferroeléctrica, pero está frustrada por las fluctuaciones cuánticas (se dice que es un paraeléctrico cuántico). Esta transición ferroeléctrica se puede activar a través otros mecanismos, como aplicando tensiones epitaxiales (modificaciones de su parámetro de red) o campos eléctricos. Mediante simulaciones Monte Carlo desde segundos principios se tratará de replicar la transición antiferrodistortiva ya mencionada, así como observar su comportamiento con la temperatura al aplicar restricciones de tensión, permitiendo obtener un diagrama de fases de SrTiO3 en volumen. Este tipo de diagramas, denominados diagramas de Pertsev, son muy codiciados por los grupos experimentales ya que suponen una guía fiable para navegar entre las diferentes fases que pudieran aparecer. Esto supone uno de los mayores puntos de interés de este trabajo, ya que este tipo de diagramas nunca se han publicado con simulaciones atómicas (solo son accesibles con modelos fenomenólogicos del tipo de Ginzburg-Landau). Esta novedad se debe principalmente al gran tamaño de las simulaciones utilizadas -de entre 2500 y 5000 átomos-, posibles gracias al uso de técnicas de segundos principios, que permiten una mayor eficiencia que los métodos DFT tradicionales con una precisión similar. Esto ha permitido, por ejemplo, un análisis de la estructura de dominios en diversas fases del material, llegándose a observar patrones relativamente complejos e inesperados. Tanto dichas rotaciones como las posibles distorsiones ferroeléctricas se han cuantificado por medio de un sistema generalizado de proyección de modos, desarrollado explícitamente para este trabajo. Grado en Física

Submitted by Bruno dos Santos Potensa (bruno.potensa@unesp.br) on 2019-06-24T17:37:31Z No. of bitstreams: 1 Dissertação_BrunoPotensa_versao_final.pdf: 3514561 bytes, checksum: 584f4ee61172f2abb961de6714dd1033 (MD5) Rejected by Elza Mitiko Sato null (elzasato@ibilce.unesp.br), reason: Solicitamos que realize correções na submissão seguindo as orientações abaixo: Problema 01) A ordem correta das páginas pré-textuais (capa, folha de rosto, ficha catalográfica, folha de aprovação, dedicatória, agradecimentos, epígrafe, resumo na língua vernácula, resumo em língua estrangeira, listas de ilustrações, de tabelas, de abreviaturas, de siglas e de símbolos e sumário), a sua ficha está inserida após a folha de rosto. Problema 02) No sumário a REFERÊNCIA e ANEXO não deve ser numerada, e com relação a descrição dos ANEXOS, devem ser identificados com letras: EX:- 6. Conclusões .................................................................................................................. 90 Referências ...........................................................…................................................... 91 Anexo A – Título ..............................................................................................…......... 97 Problema 03) Segundo a norma ABNT NBR 14724, qualquer que seja o tipo de ilustração, sua identificação aparece na parte superior, precedida da palavra designativa (desenho, esquema, fluxograma, fotografia, gráfico, mapa, organograma, planta, quadro, retrato, figura, imagem, entre outros), seguida de seu número de ordem de ocorrência no texto, em algarismos arábicos, travessão e do respectivo título. Após a ilustração, na parte inferior, indicar a fonte consultada (elemento obrigatório, mesmo que seja produção do próprio autor), legenda, notas e outras informações necessárias à sua compreensão (se houver) OBS:-Estamos encaminhando via e-mail o template/modelo para que você possa fazer as correções, sugerimos que siga este modelo pois ele contempla as normas da ABNT. Lembramos que o arquivo depositado no repositório deve ser igual ao impresso, o rigor com o padrão da Universidade se deve ao fato de que o seu trabalho passará a ser visível mundialmente. Agradecemos a compreensão. on 2019-06-24T19:07:25Z (GMT) Submitted by Bruno dos Santos Potensa (bruno.potensa@unesp.br) on 2019-06-25T16:40:21Z No. of bitstreams: 1 Dissertação_BrunoPotensa_versao_final.pdf: 3540652 bytes, checksum: 031fc305bd675967a35f6f996a0c3cbd (MD5) Approved for entry into archive by Elza Mitiko Sato null (elzasato@ibilce.unesp.br) on 2019-06-25T19:32:53Z (GMT) No. of bitstreams: 1 potensa_bs_me_sjrp_par.pdf: 1030926 bytes, checksum: bc9ddd70a2d7eb105c70e990b3e0493a (MD5) Made available in DSpace on 2019-06-25T19:32:53Z (GMT). No. of bitstreams: 1 potensa_bs_me_sjrp_par.pdf: 1030926 bytes, checksum: bc9ddd70a2d7eb105c70e990b3e0493a (MD5) Previous issue date: 2019-06-12 Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) O SrTiO3 é um material bastante versátil, com potencial de aplicação em diversas áreas, inclusive na catálise heterogênea. Este trabalho tem como objetivo estudar os compostos SrTiO3 e Sr1-xKxTi1-yCuyO3-δ, em que x = 0,10 ≤ x ≤ 0,50 e y = 0,05, como catalisadores para síntese do biodiesel. Os compostos foram sintetizados pelo método Pechini. A técnica de difração de raios X mostrou a formação da fase perovskita de SrTiO3, entretanto os compostos Sr1-xKxTi1-yCuyO3-δ apresentaram fases secundárias de CuO, K2Ti8O17 e SrCO3. Os espectros de absorção na região do infravermelho dos compostos sintetizados mostraram bandas características da ligação Ti-O e Sr-O, confirmando a formação do SrTiO3. A técnica de microscopia eletrônica de varredura mostrou que a morfologia do composto SrTiO3 e dos compostos dopados é anômala. Todos os compostos estudados mostraram atividade catalítica na síntese do biodiesel via rota etílica, com exceção ao composto SrTiO3. O composto Sr0,7K0,3, Ti0,95Cu0,05O3-δ apresentou o melhor resultado, com uma conversão de 99%. SrTiO3 is a very versatile material, with potential applicationin several areas, including heterogeneous catalysis. This work aims to study the compounds SrTiO3 and Sr1-xKxTi1-yCuyO3-δ, on that x = 0.10 ≤ x ≤ 0.50 and y = 0.05, as catalysts for synthesis of biodiesel. Compounds were synthesized by the Pechini method. The X-ray diffraction technique showed the formation of theperovskite phase of SrTiO3, However, the compounds Sr1-xKxTi1-yCuyO3-δ presented secondary phases of CuO, K2Ti8O17 and SrCO3. The absorption spectra in the infrared region of thesynthesized compounds showed characteristic bands of the Ti-O and Sr-O bonding, confirming the formation of the SrTiO3. The scanning electron microscopy technique showed that the morphology of the SrTiO3 compound and the doped compounds are anomalous. All the compounds studied showed catalytic activity in thesynthesis of biodiesel via ethylic route, with the exception ofthe SrTiO3 compound. The compound Sr0,7K0,3Ti0,95Cu0,05O3-δ presented the best result, with a conversion of 99%.

Orientador: Prof. Dr. Flavio Leandro de Souza Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do ABC, Programa de Pós-Graduação em Nanociências e Materiais Avançados, 2017. Titanato de estrôncio é um material semicondutor interessante para aplicação em células fotoeletroquímicas. Uma via simples e de baixo custo para a preparação de fotoeletrodos de titanato de estrôncio é o método sol-gel. O método complexo polimerizado permite um controle ótimo da estequiometria e da incorporação de dopantes durante o processo. Neste trabalho, fotoanodos de titanato de estrôncio puro e dopado foram preparados usando o método sol-gel. Em primeiro lugar, fotoanodos de titanato de estrôncio puro foram produzidos e tratados termicamente a 800 °C. Em seguida, incorporaram-se os dopantes de ítrio (Y2+) e níquel (Ni2+), sendo realizado uma otimização de deposição para alcançar o melhor desempenho fotoeletroquímico. Além disso, avaliou-se a influência de um tratamento térmico em diferentes condições atmosféricas (nitrogênio e oxigênio) nas propriedades fotoeletroquímicas. Todos os fotoanodos foram analisados estruturalmente, morfologicamente e eletro/fotoeletroquimicamente. As deposições de 6 camadas e 4 tratamentos térmicos de puros e dopados, exibiram a melhor performance analisada por voltametria de varredura linear. Destacou-se os fotoanodos dopados com ítrio, apresentando a maior fotocorrente, comparado com o puro e o dopado com níquel. Adicionalmente, foram analisadas as contribuições na atividade catalítica favorecida pelo tratamento térmica adicional de 15 minutos em atmosfera rica e deficiente em oxigênio. Observou-se que o desempenho aumentou para o material puro submetido a um tratamento térmico adicional em atmosfera de oxigênio e para material dopado com ítrio e submetido a tratamento em atmosfera de nitrogênio. No entanto, fotoanodos de titanato de estrônico, nas diferentes condições de síntese e atmosfera de tratamento térmico, apresentam o desempenho fotoeletroquímico baixo. Em primeiro lugar, o intervalo de banda de titanato de estrôncio puro é muito elevado, 3,2 eV, que permite absorver uma pequena faixa do espectro da radiação solar. Por fim, sugere-se que a maior parte dos dopantes podem estar segregando nos contornos, podendo atuar como centros de recombinação, que reduz a eficiência das reações de superfície. Finalmente, os fotoanodos foram analisados eletroquimicamente através de espectroscopia impedância eletroquímica (EIS) para analisar os possíveis limitantes na performance do material. Strontium titanate is an interesting semiconductor to be applied in photoelectrochemical cells. A simple and cost effective route to prepare strontium titanate photoelectrode is the sol-gel method. The polymerized complex method allows an optimal control of stoichiometry and the incorporation of impurities during the process. In this work, pure and doped strontium titanate photoanodes were prepared by using sol-gel method. Firstly, pure strontium titanate films were produced and heat treated at 800¿aC. Then, yttrium (Y2+) and nickel (Ni2+) dopants were incorporated. It was made a deposition optimization in order to achieve the best photoelectrochemical performance. Additionally, it was evaluated the influence of an extra heat treatment at different atmosphere (nitrogen and oxygen) on photoanodes properties. All the photoanodes were analyzed structurally, morphologically and electro/photoelectrochemically. Pure and doped strontium titanate photoanodes with 6 layer depositions and 4 time heat treatments exhibited best photocurrent than other conditions provided by linear sweep voltammetry. Yttrium-doped exhibited best photocurrent than pure and nickel-doped strontium titanate. Finally, catalytic activity of pure strontium titanate with extra heat treatment for 15 minutes in oxygen atmosphere and yttrium-doped strontium titanate with extra heat treatment for 15 minutes in nitrogen atmosphere was increased. Nevertheless, photocurrent performances of pure and modified strontium titanate films under air, nitrogen, oxygen atmosphere was very poor which can be explained by plausible hypothesis. Firstly, the band gap of pure strontium titanate is very high ¡V 3.2 eV. So, It only absorbs UV light which is only 4% of sun light. Secondly, most of the dopants may be segregated which may act as recombination centers that reduced the charge separation efficiency. Finally, polaron size of pure and doped strontium titanate under extra oxygen atmosphere decreases. Thus, resistance to charge transfer increases. Under extra nitrogen atmosphere, recombination may have increased as these films exhibited higher conductivity than films prepared under oxygen atmosphere.

Las películas delgadas y superredes de titanato de estroncio dopados con niobio (SrTiO3 son un tipo de material que ha mostrado ser cada vez más interesante para propósitos termoeléctricos debido a sus propiedades estructurales, térmicas y eléctricas sintonizables. Además de su estabilidad a altas temperaturas, otras ventajas de STO sobre los materiales termoeléctricos tradicionales incluyen su no toxicidad y abundancia. En el presente trabajo se ha demostrado la versatilidad del crecimiento de capas delgadas de SrTiO3 en diversos sustratos y su idoneidad para crecer en multicapas también. En esta investigación se presenta un exhaustivo estudio sobre la influencia de la concentración de dopaje de Nb, del tipo de sustrato (LaAlO3, LSAT, NGO, SrLaAlO4, DyScO3 y SiO2) y el espesor de la película sobre las propiedades estructurales y termoeléctricas de películas delgadas SrTiO3 crecidas por deposición de láser pulsado (PLD). En este trabajo se analizaron concentraciones de dopaje de Nb (2, 5 y 15% en moles) y se encontró que la concentración de 2% en moles produjo la mayor potencia termoeléctrica (o termopower como se conoce del Ingles). Medidas del tipo Van der Pauw, Seebeck y 3-omega han sido utilizadas para las caracterizaciones termoeléctricas. La conductividad térmica de las películas delgadas con espesores entre 30-200 nm fueron medidas por el método 3ω, observandose una reducción de 8 y 3 veces en sustratos LAO y LSAT, en comparación con los valores de 12 y 5.1W / mK, respectivamente observados en su versión continua. El origen de esta drástica reducción ha sido asociado con defectos estructurales revelados por la microscopía electrónica de transmisión de alta resolución. Encontramos que se obtuvieron propiedades termoeléctricas optimizadas en películas STO de 50 nm de espesor con baja concentración de dopaje Nb crecidas en LSAT. LSAT demostró ser un excelente sustrato debido a la correspondencia de sus parámetros de red con las de las películas de STO. Las máximas figuras de mérito termoeléctrica ha sido encontradas para capas con concentración de dopaje del 2% moles de Nb mostrando valores en el orden de ZT = 0,35 y 0,8 para películas crecidas en un sustrato de LaAlO3 y LSAT, respectivamente, ambos valores obtenidos a temperatura ambiente. También se crecieron capas múltiples de STO dopado y no dopado, en forma de superredes de cinco periodos y se encontró que exhibían un gran coeficiente de Seebeck de -650 μV / K. Se discuten estos resultados considerando la naturaleza de los arreglos en cada interface, la densidad electrónica dentro del nivel energético de Fermi y se formula una hipótesis sobre la posible formación de un gas de electrones bidimensional. Finalmente, con el fin de potenciar el rendimiento termoeléctrico de las películas delgadas de SrTiO3 dopadas con Nb, por medio de mejoramiento de sus propiedades eléctricas, se utilizó grafeno como interface entre substrato y la película y posteriormente como un sistema de multicapas para formar un arreglo periódico del tipo grafeno-STO. Esta nueva estructura STO-grafeno presenta interesantes propiedades térmicas y de transporte y los correspondientes resultados preliminares tambien se incluyen dentro de esta tesis., Nb doped Strontium titanate (SrTiO3) thin films and multilayers are an increasingly interesting type of material for thermoelectricity due to their tunable structural, thermal and electrical properties. In addition to their stability at higher temperatures other advantages of STO over traditional thermoelectric materials include its non-toxicity and abundancy. In this work we show that STO is highly versatile in terms of growth on several substrates and its suitability to be grown in multilayers. We report a comprehensive study of the influence of Nb doping concentration, substrate type (LaAlO3, LSAT, NGO, SrLaAlO4, DyScO3 and SiO2) and film thickness on the structural and thermoelectric properties of SrTiO3 thin films grown by pulsed laser deposition. In this study Nb doping concentrations (2, 5, and 15 mol%) were investigated and found that the 2 mol % concentration yielded the largest thermopower. Van der Pauw, Seebeck and 3-omega measurements were carried out. The thermal conductivity of thin films with thickness from 30-200 nm measured by 3ω method, yielded an 8-fold and a 3-fold reduction on LAO and LSAT substrates, compared to the bulk values of 12 and 5.1W/mK, respectively. We relate the origin of this reduction to structural defects revealed by high-resolution transmission electron microscopy. We found that optimised thermoelectric properties were obtained in 50 nm thick STO films with low Nb doping concentration grown on LSAT. LSAT proved to be an excellent substrate due to lattice matching. The derived thermoelectric figure of merit with the measured values, yields a ZT = 0.35 for 2 mol % doped Nb:SrTiO3 thin film on LaAlO3 substrate and a ZT value of 0.8 on LSAT substrate both at room temperature. Multilayers of doped and undoped STO, in the form of five-period superlattices were grown and found to exhibit a high Seebeck coefficient of -650μV/K. We discuss these results considering the nature of the interfacial bonding arrangements, the electron density of states at the Fermi energy and formulating the hypothesis of the formation of a 2-dimensional electron gas. Finally, in order to enhance the thermoelectric performance of the Nb-doped SrTiO3 thin films multilayers by improving its electrical properties, a single- and a bi-layer graphene were transferred onto the substrate becoming sandwiched between the Nb:STO film and the substrate. This novel STO-graphene structure exhibits very encouraging thermal and transport properties and the preliminary results are part of this thesis.