Caracterización de películas delgadas de dióxido de vanadio (VO2) en ventanas inteligentes.

Santamaría Lezcano, Marciano (2012) Caracterización de películas delgadas de dióxido de vanadio (VO2) en ventanas inteligentes. Masters thesis, Universidad de Panamá. Vicerrectoría de Investigación y Postgrado.

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Abstract

El siguiente estudio fue desarrollado en dos fases en el Laboratorio de Magnetismo y Materiales Magnéticos (LMMM) de la Universidad Federal de Santa María (UFSM), Brasil. La primera fase, se centró en el empleo de los programas de simulación por computadora XOP-IMD y Phillips-WinGiXa, para el desarrollo de tres tipos de simulaciones. En primer lugar, se investigó la morfología del sistema estructurado en multicapas delgadas alternadas de VO2/SiO2 sobre substrato de vidrio, mediante simulación de la reflectividad óptica de rayos X (XRR, en inglés), para incidencia arasante, con el objeto de comparar los resultados de los difi-actogramas experimentales, previamente obtenidos, con los resultados de la simulación. En segundo lugar, se utilizó el programa XOP-IMD, para simular la respuesta espectral de la transmitancia y reflectancia óptica (250 nm < 2500 nm), para incidencia normal (0 = 90°), de multicapas delgadas alternadas de VO2/5i02sobre vidrio, empleando los valores de espesores de capa ya establecidos en la deposición de las muestras, con miras a establecer la potencialidad científica y tecnológica del sistema. En tercer lugar, fue optimizada, mediante simulación XOP-IMD, la respuesta espectral, para incidencia normal, del sistema constituido de monocapas de dióxido de vanadio (V02) con recubrimientos antireflectivos (Si02 y/o Ti02), con el objetivo de establecer su rendimiento óptico y su potencial aplicación científica y tecnológica. El análisis, mediante simulación, del comportamiento óptico del V02, evidencia que el empleo de un sistema estructurado en multicapas con bajo periodo (N=1) sería más útil para aplicaciones en ventanas inteligentes (VIs), debido a la fuerte atenuación de la transmitancia óptica que ocurre para periodos mayores (N>1). Por otro lado, el empleo de recubrimientos antireflectivos, como Si02y Ti02, se muestra con mayor rendimiento para la ventana, ya que el recubrimiento de VO2con estos materiales mejora substancialmente su comportamiento óptico, alcanzando una transmitancia hasta de 80% en la región visible y con menor dependencia de la longitud de onda. En la segunda fase de este estudio, se investigó experimentalmente la transición de fase metal-aislante (MIT, en inglés) de películas delgadas policristalinas de V02, estructurado en monocapas y sintetizadas mediante la técnica de Erosión fónica (Sputtering, en inglés) en atmósfera reactiva. Las muestras fueron producidas en distintas condiciones de deposición en cuanto a temperatura de síntesis y tipo de substrato, siendo determinadas las fases cristalinas presentes y su textura, por difracción de rayos X (XRD, en inglés) a temperatura ambiente. Los patrones XRD mostraron la presencia de V02, en la mayoría de las muestras producidas, manifestando igualmente la formación de fases de oxido de vanadio con diferentes estequiometrias V0,, para las distintas condiciones de deposición. La caracterización eléctrica, resistencia-temperatura por el método de cuatro puntas, revela transición de fase reversible, con histéresis térmica en la mayoría de las muestras, cuando la misma es medida en ciclos cerrados de calentamiento-enfriamiento. Conforme disminuye la temperatura de síntesis, en muestras depositadas en substratos de Si (100), se observó una disminución en la temperatura de transición (Tmn.), entre 64 °C a 57 °C para el ciclo de enfriamiento, manifestándose además, un incremento en la variación de la resistencia eléctrica durante la transición, afectando la forma y tamaño del lazo de histéresis. Las muestras preparadas en substratos de Si (111) presentaron la misma temperatura de transición (Tmn- 71 °C), independientemente de las condiciones de deposición. Sin embargo, al incrementarse la temperatura de síntesis, las muestras producidas a igual tiempo de deposición, manifestaron una mayor variación en la resistencia eléctrica durante la transición y un incremento en el ancho de la histéresis térmica. Los resultados experimentales demuestran que las películas delgadas de V02 son policristalinas y las condiciones de síntesis, tales como tipo de substrato, temperatura y tiempo, sugieren la aparición de estrés tensil en la estructura cristalina del V02, que afecta significativamente los parámetros estructurales y de transición metal-aislante en la curvas R-T.

Item Type: Thesis (Masters)
Uncontrolled Keywords: Transición Metal Aislante (Metal Insulator Transition - MIT),temperatura de transición metal aislante (TmiT),intervalo de transición metal-aislante (ATmiT), variación de la resistencia eléctrica (AR), histéresis térmica, ancho de histéresis (AH), Erosión fónica, Reflectometría de Rayos X (XRR), Difracción de Rayos X (XRD).
Subjects: Q Science > Q Science (General)
Q Science > QD Chemistry
Depositing User: Irma Valdespino
Date Deposited: 29 Apr 2021 01:33
Last Modified: 19 Apr 2022 16:57
URI: http://up-rid.up.ac.pa/id/eprint/2868

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