Resumen de Cristalización y caracterización de óxidos de molibdeno (α-MoO3) nano y microestructurados
- español
En los últimos años la investigación en la ciencia de materiales se ha volcado en la búsqueda de determinar las diferentes propiedades físicas, químicas y estructurales de los materiales a escala nanométrica. Se ha probado que, en los materiales, tienen el comportamiento electrónico y óptico del material están directamente relacionados con el tamaño específico de la nanoestructura.
El interés de estos trabajos reside en los materiales bidimensionales, entre los que destacan los llamados 2D-TMOs (2D Transition metal oxides). Estos óxidos metálicos se caracterizan por poseer redes cristalinas pueden separarse hasta una escala prácticamente atómica al estar unidas entre sí por fuerzas de van der Waals y ser fácilmente exfoliables. De estos materiales cabe sin duda destacar el grafeno, cuyo descubrimiento revolucionó los estudios de los materiales a principios de siglo.
En este trabajo de tesis se propone el estudio de las características cristalográficas, composicionales y ópticas de la molibdita (MoO3) a escala nanométrica, y cuando esta se dopa con tierras raras (iones de Eu). Este material, en concreto cuando se encuentra en su fase rómbica ( -MoO3), presenta una serie de características físicas que le hacen interesante dentro del estudio de los 2D-TMOs. Comenzando por su morfología, planar y elongada en el plano (001), con gran facilidad para la exfoliación que permite su manejo en el desarrollo de nanodispositivos. Sus propiedades ópticas de birrefringencia y de transparencia en el rango del infrarrojo y el espectro visible de la luz, pero absorbente para el ultravioleta, aportan además un gran potencial como componente dentro de dispositivos ópticos y células fotovoltaicas.
Estos cristales 2D de MoO3 se obtienen mediante un proceso basado en deposición láser pulsado en vacío ("pulsed laser deposition" o PLD). Las láminas resultantes son pobres en oxígeno, por lo que se forman óxidos subestequiómetricos (MoO3-X) y estructuralmente amorfas. Por ello, posteriormente al depósito, las láminas se someten a tratamientos térmicos en aire a baja temperatura, hasta 250º C, que genera cambios en la estequiometría y cristalinidad del material.
Además del depósito y la cristalización, las estructuras resultantes requieren de un estudio exhaustivo para conocer sus propiedades físicas, incluidas las cristalográficas y ópticas. Por ello, se aplicarán diferentes métodos de caracterización de las muestras resultantes, desde la microscopía óptica a las técnicas de análisis por haz de iones. Así como se realizará un dopado del material mediante la incorporación de iones de tierras raras en la estructura cristalina.
Por tanto, el objetivo principal de este trabajo de tesis es la síntesis, caracterización y optimización de láminas bidimensionales de trióxido de molibdeno mediante un proceso de ablación por láser de luz pulsada que sean idóneas para su integración como conductores eléctricos y ópticos en nanodispositivos.
- English
Since the revolutionary discovery of graphene, ten years ago, the world of materials science has focused on the research of the transparent conductive oxides (TCOs) and transition metal oxides (TMOs). These compounds are characterized by a crystalline growth in the form of exfoliable layers separated by van der Waals forces. In addition, they have a very low absorption in the range of the visible spectrum of light, which translates into transparency, but these materials also possess an important absorption in the ultraviolet range. Their physical and structural properties transform these composes in potential components for optical and electronic nanodevices, such as touch screens, light sensors or solar cells...
