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"Se fabricaron OSCs basadas en PTB7-Th:PC71BM. La arquitectura utilizada para los dispositivos fue: vidrio/ITO/PEDOT:PSS/PTB7-Th:PC71BM/PFN/FM. Mediante la utilización de AFM y STM se analizó la morfología de las películas depositadas y de la capa activa respectivamente. Las OSCs alcanzaron un promedio de eficiencia de conversión del 7.0% y un máximo de 7.3%. El análisis eléctrico de los dispositivos por medio de la aplicación del modelo de diodo simple y IS, determinó unos valores bajos de la resistencia de recombinación R1, los cuales explican el relativo bajo valor de FF de las OSCs (≈0.5)."

"Actualmente las celdas perovskitas de vanguardia presentan una configuración convencional tipo n-i-p que consisten en óxido de titanio (TiO2), semiconductor tipo n, cubierto por la perovskita y una capa transportadora de huecos (HTL). Sin embargo la configuración invertida p-i-n también ha ganado importancia significativa por su compatibilidad en los procesos de fabricación de alto rendimiento. En este tipo de dispositivos las capas transportadoras de carga convencionales son el polímero PEDOT:PSS y el PCBM C60 para extraer huecos y electrones de la capa perovskita, respectivamente. Sin embargo, la naturaleza ácida e higroscópica de PEDOT:PSS se ha comprobado que acelera la degradación de los dispositivos ya que absorbe agua del ambiente lo que deteriora la capa de perovskita. Por lo cual, se están realizando grandes esfuerzos en la búsqueda y desarrollo de nuevos materiales poliméricos que disminuyan los efectos negativos de dicho material en las celdas de perovskita. El objetivo principal de esta tesis es la obtención un material semiconductor sulfonado con características eléctricas adecuadas para utilizarse como capa HTL en dispositivos fotovoltaicos. Diversas investigaciones acerca de las propiedades eléctricas de polímeros semiconductores en forma de películas delgadas, han establecido que el transporte eléctrico y las propiedades ópticas dependen fuertemente de la estructura molecular, y a su vez, éstas dependerán del método de deposición y las condiciones de preparación de las mismas. Tomando en cuenta estas aseveraciones se modificó la estructura de la polisulfona con la inserción del grupo sulfonato, logrando incrementar su conductividad, además se determinó que el tratamiento térmico posterior a la deposición de las películas delgadas tenía un efecto positivo sobre esta propiedad. Como experimento de exploración se formaron compositos de la polisulfona sulfonada (PSF-S) con ZnO funcionalizado con plata u óxido de grafeno. La adición de ZnO funcionalizados redujo la resistividad de la PSF-S, obteniendo las menores resistividades con los compositos de ZnO funcionalizado con óxido de grafeno. Sin embargo no fue posible obtener películas delgadas con estos compositos. Por tal motivo solo se evaluaron los PSF-S en celdas solares tipo perovskita de configuración invertida. Los resultados indican que un mayor porcentaje de sulfonación mejora el rendimiento eléctrico de los dispositivos (Factor de relleno y eficiencia de conversión de potencia). Además, los resultados obtenidos abren la posibilidad de usar un polímero flexible y no convencional, desde el punto de vista eléctrico, como HTL, ya que muestra un nivel de energía comparable al de los polímeros usados convencionalmente como el PEDOT: PSS." "Currently, cutting-edge perovskite cells have a conventional n-i-p type configuration consisting of titanium oxide (TiO2), a semiconductor n-type, covered by perovskite and hole transport layer (HTL). However, the inverted configuration p-i-n has also gained significant importance due to its compatibility in high-performance manufacturing processes. In these types of devices, the conventional transport charge layers are the polymer PEDOT: PSS and the PCBM C60 for extracting holes and electrons from the perovskite layer, respectively. However, the acidic and hygroscopic nature of PEDOT: PSS accelerates the degradation of the devices because of the absorbed water from the environment which deteriorates the perovskite layer. Therefore, great efforts are being made in the search and development of new polymeric materials that diminish the negative effects of said material on perovskite cells. The main objective of this thesis is to obtain a sulfonated semiconductor material with electrical characteristics suitable for use as an HTL layer in photovoltaic devices. Several investigations about the electrical properties of semiconductor polymers thin films, have established that electrical transport and optical properties strongly depend on the molecular structure, and in turn, these will depend on the deposition method and preparation conditions from the same. Taking into account these assertions, the structure of the Polysulfone was modified with the insertion of sulfonate groups, achieving an increase in its conductivity, and it was determined that the heat treatment after the deposition of thin films had a positive effect on this property. As exploration experiment, sulfonated polysulfone (PSF-S) composites were formed with silver or graphene oxide functionalized ZnO. The addition of functionalized ZnO reduced the resistivity of PSF-S, obtaining the lower resistivities with graphene oxide functionalized ZnO composites. However, it was not possible togenerate thin films with these composites. For this reason, only PSF-S were evaluated in perovskite-type solar cells with an inverted configuration. The results indicate that a higher percentage of sulfonation improves the electrical performance of the devices (Fill factor and power conversion efficiency). Also, the obtain results open the possibility of using a flexible unconventional polymer, from the electrical point of view, such as HTL, since it shows an energy level comparable to that of conventionally used polymers such as PEDOT: PSS."

"En este trabajo de tesis se muestra el proceso que se llevó a cabo para la primera etapa de diseño y construcción de un sistema basado en resonancia de plasmones de superficie, así como la actualización de algunas partes de otro sistema de resonancia de plasmones con el que se trabaja actualmente en el laboratorio. Ambos sistemas pueden ser usados en su modalidad de resonancia de plasmones de superficie (en sus dos formas: barrido angular y ángulo fijo) o se pueden adaptar para hacer mediciones mediante la técnica de Abelès-Brewster. En la primera parte de este trabajo se muestran cada una de las componentes que integran ambos sistemas, abarcando la parte óptica, mecánica y electrónica. Se muestran también las interfaces que se desarrollaron en el software Labview, mediante las cuales es posible controlar los sistemas y hacer mediciones. Con estas interfaces también es posible simular el fenómeno de resonancia de plasmones de superficie, realizar el análisis de las curvas experimentales y obtener los parámetros ópticos de películas delgadas (índice de refracción, coeficiente de extinción y grosor). Finalmente, se muestran algunas aplicaciones para este tipo de sistemas, tales como la detección de compuestos aromáticos en tequila, la determinación de los parámetros ópticos de películas delgadas orgánicas e inorgánicas usando los métodos de resonancia de plasmones de superficie y Abelès-Brewster, y un prototipo de biosensor para la detección y diagnóstico de enfermedades agrícolas mediante tecnología combinada de anticuerpos y resonancia de plasmón superficial. Caso Sigatoka negra, como prueba de concepto."

"En esta tesis se presenta el diseño y elaboración de un sistema óptico típico capaz de realizar espectroscopia de la generación de segundo armónico por reflexión considerando su anisotropía rotacional, en un amplio rango de longitudes de onda. Por medio de dicho sistema se obtuvo la respuesta de una muestra de Silicio estresado con orientación cristalina (001) y ángulo ’miscut’ de 5 grados hacia (110) con longitudes de onda en el rango de 700-790 nm, en la combinación de polarización Sin Pout a un ángulo de incidencia de 45 grados, se observó una resonancia típica del Silicio que confirma la funcionalidad del sistema óptico y la sugerencia de una dependencia por parte del estrés en las mediciones."

El propósito de este trabajo es el crecimiento de películas de nitruro de cobre y nitruro de cobre intercalado con paladio y oro; mediante la técnica pulverización catódica reactiva DC asistida por magnetrón, en un ambiente de argón y nitrógeno; utilizando vidrio como substratos. Para las películas de nitruro de cobre se utilizó un blanco de cobre y para la películas intercaladas se realizaron incrustaciones del metal correspondiente en un blanco de cobre antes de realizar los depósitos. El crecimiento de las películas se realizó con flujos de nitrógeno de 2, 4, 6 y 8 sccm. Se presentan resultados de composición elemental y de las propiedades estructurales, ópticas y eléctricas. La composición elemental de los depósitos fue estudiada in situ por la espectroscopía de electrones fotoemitidos. Los resultados de esta espectroscopía mostraron que es posible obtener películas estequiométricas de nitruro de cobre (Cu3N) y nitruro de cobre intercalado con paladio y con oro (Cu3NPd y Cu3NAu). Los análisis de difracción de rayos X mostraron que las películas presentan un crecimiento cristalino con una orientación preferencial en la dirección [111]. La determinación de las propiedades ópticas se obtuvieron a partir de espectros de transmitancia, mostrando energías de ancho de banda prohibida de 1.08 eV, 0.57 eV y 0.47 eV para nitruro de cobre, nitruro de cobre intercalado con paladio y nitruro de cobre intercalado con oro, respectivamente. Las propiedades eléctricas de las películas fueron estudiadas en función del tamaño de grano; estos resultados mostraron que el nitruro de cobre intercalado es un buen conductor con una conductancia a temperatura ambiente tan buena como un semiconductor fuertemente dopado; esto le da un gran potencial para su uso en la industria optoelectrónica. Copper nitride thin films and copper nitride intercalated with palladium and gold thin films were prepared on glass substrates by reactive magnetron sputtering under an environment of Ar and N2. A pure copper target was used to grow the copper nitride films and copper targets with incrustation of transition metal (Pd and Au) pellets were used to grow the intercalated copper nitride films. The N2 flows used to grow the thin films were 2, 4, 6 and 8 sccm. Results of structural, optical and electrical properties are presented. To obtain the chemical compositions of films, in-situ X-ray photoelectron spectroscopy was used. This spectroscopy shows that it is possible to obtain intrinsic copper nitride (Cu3N) and intercalated copper nitride (Cu3NPd and Cu3NAu) thin films. X-ray diffraction analyses show that the thin films have a preferential orientation in the crystallographic direction [111]. The optical properties of the thin films were obtained from transmittance spectra. The thin films present an optical energy gap of 1.08 eV, 0.57 eV and 0.47 eV for the copper nitride, intercalated copper nitride with Pd, and intercalated copper nitride with Au, respectively. All intercalated copper nitride films are conductors with a conductance as good as a heavily-doped semiconductor at room temperature; this should give them a great potential for using in the optoelectronic industry.and copper targets with incrustation of transition metal (Pd and Au) pellets were used to grow the intercalated copper nitride films. The N2 flows used to grow the thin films were 2, 4, 6 and 8 sccm. Results of structural, optical and electrical properties are presented. To obtain the chemical compositions of films, in-situ X-ray photoelectron spectroscopy was used. This spectroscopy shows that it is possible to obtain intrinsic copper nitride (Cu3N) and intercalated copper nitride (Cu3NPd and Cu3NAu) thin films. X-ray diffraction analyses show that the thin films have a preferential orientation in the crystallographic direction pl_111. The optical properties of the thin films were obtained from transmittance spectra. The thin films present an optical energy gap of 1.08 eV, 0.57 eV and 0.47 eV for the copper nitride, intercalated copper nitride with Pd, and intercalated copper nitride with Au, respectively. All intercalated copper nitride films are conductors with a conductance as good as a heavily-doped semiconductor at room temperature, this should give them a great potential for using in the optoelectronic industry.

En este trabajo se presenta un estudio teórico y experimental de películas delgadas amorfas de películas delgadas amorfas de depositadas sobre sustratos de vidrio mediante la técnica de evaporación térmica. El estudio comprende el diseño, la fabricación y la caracterización de las películas delgadas. En el diseño y fabricación, se implementa un proceso de evaporación para la deposición de la película sobre el sustrato de vidrio. Las películas delgadas de depositadas sobre el sustrato se obtuvieron realizando secuencias de deposiciones con diferentes velocidades de deposición en un rango de 0.3 − 2 / en dos condiciones diferentes de vacío en la cámara, un vacío deficiente ~10−4 y un alto vacío ~10−6. El proceso de caracterización de las películas delgadas comprende el análisis de: grosor, espectro de absorción, espectro de transmisión y el índice de refracción. La técnica de espectroscopia elipsometrica se utilizó recurriendo a los modelos de , − ℎ, principalmente, para realizar los ajustes entre los datos experimentales a curvas de dispersión que cubren un rango de 250 − 1000 . De manera controlada se fabricaron películas cuyos índices de refracción varían entre 1.40 y 1.94. In this work, theoretical and experimental study of thin films deposited on glass substrate by the thermal evaporation technique is presented. The study comprised the design, fabrication and characterization of the thin films. In the design and manufacturing, an evaporation process for the deposition of the film on the glass substrate was implemented. thin films on the substrate were obtained by conducting deposition sequences with different deposition rates in the range of 0.3 − 2 / in two different vacuum conditions in the chamber, a poor vacuum ~10−4 and a high vacuum~10−6. The characterization process of the thin films includes analysis of: thickness, absorption spectrum, transmission spectrum and refractive index. The spectroscopic ellipsometry technique was used applying the , − ℎ ℎℎ models mainly to make fitting to the experimental data dispersion curves covering a range of250 − 1000 . Layers with controlled properties and refractive indexes varying between 1.40 and 1.94 were produced.

En las últimas tres décadas se ha observado un marcado incremento en la investigación de los materiales ferroeléctricos en muy diversas formas, incluyendo monocristales, cerámicas, líquidos, polímeros y películas delgadas. La importancia técnica y científica de las películas delgadas de óxidos ferroeléctricos multicomponentes queda de manifiesto por la variedad de aplicaciones que en los campos de la microelectrónica y de dispositivos discretos están actualmente bajo investigación, entre los que se encuentran: memorias no volátiles, memorias de acceso dinámico aleatorio (DRAM), sensores piroeléctricos infrarrojos, filtros de ondas acústicas superficiales, microactuadores y moduladores e interruptores electroópticos. La utilización potencial de los materiales ferroeléctricos ha generado intensos esfuerzos de investigación a fin de establecer con precisión las relaciones existentes en las películas delgadas de óxidos multicomponentes, entre la síntesis y el procesamiento con su microestructura y propiedades. El trabajo de investigación desarrollado en esta tesis se enfocó al crecimiento y caracterización de películas delgadas de la cerámica ferroeléctrica Pb(Zr0_53 Tio.47 )03 (PZT), sobre substratos monocristalinos de LaAlO3, SrTiO3, Sr(Nb )TiO3 y Si mediante la técnica de erosión iónica rf a altas presiones de oxígeno, técnica no convencional para el depósito de este sistema . Para el caso particular del Si se usaron como electrodos inferiores capas de TiO2 y Pt, así como el óxido conductor el LaSro.sCo.sO3; a fin de obtener las mejores características cristalinas y de composición. En tal estudio se buscó la descripción y comprensión de las relaciones existentes entre el método de procesamiento con la estructura y propiedades de las capas crecidas. The study of ferroelectric materials in different forms such as single crystals, ceramics, liquids, polymers and thin films, has had a notable increase in the past three decades. The scientific and technological implications of ferroelectric materials, and particularly of ferroelectric thin films, are shown by the great number of applications in different technological fields such as: Dynamic random access memories (DRAMs), non-volatile memories, infrared sensors, surface acoustic wave filters (SAWs), microactuators and electrooptics switches and modulators. The potential use of ferroelectric thin films has promoted important scientific efforts to precisely determine the relationships between the synthesis and processing of the films with their microstructure and properties. This thesis is focused to the growth and characterization of thin film of Pb(Zro.53 Tio.47 )03 ferroelectric ceramic, deposited by a high-pressure oxygen sputtering technique, unconventional technique to grow film of this ferroelectric system, on LaA103 , SrTi03, Sr(Nb )Ti03 and Si substrates. Ti02 and Pt layers and LaSro.sCoo.sÃœ3 conducting oxide layers were used as bottom electrodes on Si substrates to obtain the best structural and compositional characteristics. The work is dedicated to the description and understanding of the relationships between the preparations processes and the structural and physical properties of the grown heterostructures.

Por medio de XPS y HRTEM se estudiaron películas de Co-Ni/Si-policristalino, depositadas con la técnica de ablación por láser pulsado (PLD, por sus siglas en inglés) sobre sustratos de Si(100) y Si(111). Las muestras se trataron térmicamente en vacío para promover la formación de siliciuros. En los perfiles de XPS se observa que la película depositada de metal contiene más Co que Ni. Las transiciones de Co y Ni 2p presentan corrimientos químicos característicos de siliciuros en los rangos respectivos de 778.3-778.6 y 853.2-853.7 eV; la transición de Si2p aparece a 99.2-99.5 eV. A través de las imágenes y patrones de difracción obtenidos por HRTEM se identificaron regiones pertenecientes a microestructuras de CoSi2, Ni2Si y NiSi2. Algunos granos de CoSi2 presentan diámetros del orden de 20 nm, mientras que los nanocristales de Ni2Si y Ni2Si2 aparecen con diámetros del orden de 10 nm. Existen algunas regiones de la película que no muestran un aparente arreglo cristalino. La capa de SiO2 natural de la superficie del monocristal de Si actuó como barrera de difusión, impidiendo la movilización del metal hacia el sustrato de Si. Las tendencias en concentración de Co y Ni como función de la profundidad de erosión concuerdan con un modelo de formación y coexistencia de estructuras de Co2Si, CoSi, Ni2Si y NiSi y la formación subsecuente de CoSi2 y NiSi2. By means of XPS and HRTEM we studied films of Co-Ni/p-Si deposited by PLD on Si(100) substrates. They were thermally treated in cacuum to promote silicide formation. By means of XPS in-depth profiles, it was observed that the deposited metal film contains more Co than Ni. The Co and Ni 2p transitions present shifts characteristic of silicide at respective ranges of 778.3-778.6 and 853.2-853.6 eV, while the Si 2p transitionappears at 99.2-99.5 eV, as determined by XPS. By means of HRTEM, nanocrystalline regions belonging to CoSi2, Ni2Si and NiSi2 structures were identified. Some grains of CoSi2, are large in size, more than 20 nm in diameter, while Ni2Si and NiSi2 nanocrystals are of the order of 10 nm. There are several regions where no crystalline ordering seems to be apparent. The SiO2, layer acted as an effective diffusion barrier suppresing mobility of metal into the Si(100) substrate. The observed tendencies of the Co and Ni concentrations as a function of depth agree with a model of formation and coexistence of Co2Si, CoSi, NiSi and NiSi structures and the subsequent formation of CoSi2 and NiSi2.

Se presenta un estudio experimental del uso de la técnica de ablación por láser pulsado, conocida comúnmente como PLD ( fulsed Laser Deposition), en el depósito de películas de materiales cerámicos. En especial se estudian películas de compuestos formados por combinación de los elementos silicio, carbono y nitrógeno. Los depósitos de películas delgadas se realizaron por medio de la foto evaporación de blancos de grafito, nitruro de silicio y carburo de silicio. Estos se llevaron a cabo al vacío, en presencia de un gas reactivo (nitrógeno) y de gases no reactivos (argón y helio). Se investigan los efectos provocados por la introducción intencional de gases a la cámara de crecimiento sobre la estequiometría, uniformidad y calidad de los materiales depositados. Para lograr lo anterior fue necesario perfeccionar las técnicas de diagnóstico in-situ de las películas delgadas producidas. Se utilizó elipsometría para el diagnóstico en tiempo real y determinación de la composición volumétrica; y las espectroscopias electrónicas Auger, XPS y EELS para precisar la composición química. Los objetivos de este trabajo son: (a) encontrar un medio para preservar o modificar la estequiometría de los materiales depositados, (b) el uso de la ablación reactiva para obtener materiales novedosos, y finalmente ( c) desarrollo de las herramientas de diagnóstii::o in-si tu de las películas delgadas procesadas. The use of pulsed laser deposition (PLD) as a technique to grow thin films is presented. In particular, ceramic materials composed of silicon, carbon and nitrogen have been investigated. The experimental results presented here are based on the photoevaporation of graphite, silicon nitride and silicon carbide targets in environments of reactive (nitrogen) and nonreactive (argon and helium) gases. The effects of gas ntroduction during film growth on the chemical state, stoichiometry, uniformity and optical properties of thin films are studied. In situ diagnostic techniques were improved to achieve this purpose. Ellipsometry was used to monitor the evolution of film growth and analyze the volumetric composition.Chemical composition was determined by meaos of electronic spectroscopies Auger, XPS and EELS. The main objectives of this work are to: (a) find a method to preserve and modify the stoichiometric composition of processed materials, (b) use reactive laser ablation as a technique to produce new materials, and finally ( c) develop analytical tools for in situ analysis of thin films.