En este proyecto se analizarán las propiedades ópticas (absorción, emisión, reflectancia y transmitancia) y de transporte electrónico (tiempo de vida de los portadores de carga, fotoconductividad y fotodegradación) de películas delgadas de nanocristales de silicio embebidos en diferentes matrices._x000D_ Por ello se depositarán películas delgadas de nc-Si embebidos en nitruro de silicio o silicio amorfo por PECVD que presenten homogeneidad, estabilidad química y alta calidad óptica en áreas de 2 cm2. Se analizarán los mecanismos de recombinación radiativa del material mediante fotoluminiscencia resuelta en el tiempo (ns y fs) y fotoluminiscencia a bajas temperaturas (10 K), así como las propiedades de absorción, transmisión y reflexión de materiales nanocompuestos de silicio. El objetivo es correlacionar la nanoestructura (dispersión de tamaños y densidad de los nc-Si en la película) y composición química de los materiales con sus propiedades ópticas de absorción y/o de emisión de luz._x000D_ Con miras a la aplicación de estos materiales en dispositivos fotónicos y celdas solares, se realizarán estructuras electroluminiscentes utilizando como capa activa una película delgada de nitruro de silicio con nanocristales de silicio embebidos y como electrodo transparente películas delgadas de óxido de zinc impurificado con aluminio. También se estudiarán estos materiales como capas anti-reflejantes convertidoras de frecuencia a través de la modulación del índice de refracción y de la fotoluminiscencia de películas delgadas de nitruro de silicio con nc-Si. Por último, se estudiará el tiempo de vida media de los portadores de carga, la fotoconductividad y la fotodegradación en películas delgadas de silicio polimorfo con miras a aplicarlo como material absorbente en celdas solares a película delgada._x000D_

En este proyecto se depositarán materiales nanocompuestos de silicio mediante PECVD con las condiciones previamente encontradas para control de tamaño y dispersión de tamaños de los nc-Si embebidos en nitruro de silicio o silicio amorfo. Las condiciones de depósito ya se conocen para obtener materiales de gran homogeneidad en áreas de 2 cm2. Las propiedades que se estudiarán en este proyecto son:_x000D_ _x000D_ 1. Dinámica de recombinación radiativa_x000D_ 2. Fotoluminiscencia_x000D_ 3. Absorción, Transmitancia y Reflectancia._x000D_ 4. Electroluminiscencia_x000D_ 5. Fotoconductividad y fotodegradación_x000D_ _x000D_ Este proyecto aportará al conocimiento de los mecanismos de relajación radiativa en los materiales nanocompuestos de silicio. Esto se estudiará a través de fotoluminiscencia resuelta en tiempo en dos intervalos temporales: nanosegundos y femtosegundos. De esta manera se pretende analizar los mecanismos asociados a recombinación directa por confinamiento cuántico en los nc-Si, o bien, asociados a defectos o influencia de la superficie o la matriz. Estos mecanismos se podrán distinguir a través de la diferencia temporal que haya en la recombinación. Los mecanismos de relajación radiativa también se estudiarán a través de fotoluminiscencia en función de la temperatura. Con este estudio se quiere determinar la influencia de los defectos radiativos en la fotoluminiscencia. A bajas temperaturas (10 K) estos defectos se “congelan” y se puede discernir más fácilmente la recombinación excitónica en el material. Este análisis complementará al de fotoluminiscencia resuelta en tiempo._x000D_ _x000D_ También se aportará al conocimiento de las propiedades de absorción, reflexión y transmisión de luz visible en materiales nanocompuestos de silicio. Se pretende aportar al entendimiento de la influencia de los nanocristales en estos procesos. Puesto que se trata de materiales compuestos por una matriz amorfa e inclusiones nanocristalinas, se debe estudiar con detalle el papel que juega cada uno en las propiedades ópticas del material en conjunto. Esto es particularmente importante en el caso del silicio polimorfo para poder ser utilizado como material absorbente en celdas solares a película delgada. En este sentido, también se continuará con los estudios de fotoconductividad y fotodegradación (disminución en la conductividad por exposición a la luz) en este material._x000D_ _x000D_ Aunado a las propiedades ópticas, se realizará un análisis de las propiedades de transporte eléctrico en estos materiales. Mediante espectroscopía de THz se determinará el tiempo de vida de los portadores de carga. Los experimentos se realizarán en muestras de nc-Si embebidos en nitruro de silicio o en silicio amorfo. Esto aportará un conocimiento importante en el área, ya que existen muy pocos análisis detallados sobre la influencia que el tamaño y densidad de nc-Si tiene sobre las propiedades de transporte en estos materiales. Además, este conocimiento será muy útil para el diseño de dispositivos basados en materiales nanocompuestos de silicio._x000D_ _x000D_ Puesto que la meta final es la aplicación de estos materiales en dispositivos fotónicos y celdas solares, se tienen dos propuestas en este sentido en el mediano plazo:_x000D_ 1. Realización de estructuras electroluminiscentes utilizando como capa activa una película delgada de nitruro de silicio con nanocristales de silicio embebidos._x000D_ 2. Realización de capas anti-reflejantes convertidoras de frecuencia a través de la modulación del índice de refracción y de la fotoluminiscencia de películas delgadas de nitruro de silicio con nc-Si. _x000D_ _x000D_ En todos los casos el entendimiento y descripción de las propiedades de interés, con base en los resultados experimentales obtenidos y en la aplicación de modelos teóricos, son una contribución importante del proyecto. En este sentido, se realizarán estancias de servicio social, y tesis de licenciatura y/o maestría dentro del contexto de este proyecto contribuyendo así a la formación de recursos humanos. Asimismo, los conocimientos derivados de este proyecto permitirán la actualización de conceptos físicos, químicos y del área de materiales electrónicos, en general, que se traducirán en publicaciones en revistas científicas de alto impacto. También se contempla la divulgación de los resultados del proyecto en foros científicos internacionales de reconocida calidad. _x000D_