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http://cicese.repositorioinstitucional.mx/jspui/handle/1007/3553| Ensamblaje de óxidos complejos por ALD: Estudio sobre el vanadato de bismuto Assembly of complex oxides by ALD: Study on bismuth vanadate | |
| Jesús Manuel Aguilar Torres | |
| GERARDO SOTO HERRERA | |
| Acceso Abierto | |
| Atribución | |
| Baterías de estado sólido, conductor iónico sólido, Óxido complejo, Óxido de vanadio, Depósito por Capa Atómica Solid State Battery, Solid Ionic Conductor, Complex Oxide, Vanadium Oxide, Atomic Layer Deposit | |
| En las últimas décadas la población se ha visto involucrada en un constante desarrollo tecnológico. Uno de los componentes más importantes en la mayoría de los dispositivos electrónicos son las baterías, y recientemente, las baterías de estado sólido han sido el foco de atención. Aunque actualmente existen baterías de estado sólido a base de Li, éstas presentan algunos inconvenientes como el riesgo de explosión. El cerámico Bismuto-Vanadato de Cobre (BICUVOX) resulta ser un potencial candidato como electrolito para la aplicación en baterías de estado sólido de película delgada gracias a su gran estabilidad. La técnica de Depósito por Capa Atómica (ALD) es un método eficaz para obtener películas delgadas con espesor controlado; por lo tanto, en esta tesis se sintetizaron películas delgadas de óxido de vanadio como punto de partida para ensamblar el cerámico BICUVOX por ALD. De forma adicional se establecieron las bases teóricas y técnicas para demostrar que es posible sintetizar óxidos complejos (como lo es el BICUVOX) por ALD. Las películas delgadas de óxido de vanadio se sometieron a tratamientos térmicos en aire y nitrógeno con la intensión de modificar la estructura cristalina. También se realizaron caracterizaciones por Espectroscopía de fotoelectrones emitidos por rayos X (XPS) con erosión iónica, Difracción de rayos X (XRD) y Microscopía de Fuerza Atómica (AFM) para determinar la composición química elemental, el porcentaje atómico superficial, el estado de oxidación, la estructura cristalina y la morfología de los óxidos de vanadio obtenidos; además, se determinaron los espesores, brecha de energía prohibida óptica, y constantes ópticas de los mismos por medio de elipsometría. También se diseñó y fabricó un contenedor de acero especial para el equipo BENEQ TFS 200 para almacenar el precursor óxido tri-iso-propoxido de vanadio (VTOP) y llevar a cabo la síntesis por ALD. Las caracterizaciones identificaron películas de V2O5 amorfo para las películas sintetizadas, V2O5 ortorrómbico después de tratamiento térmico en aire y una mezcla de óxidos de vanadio para las películas con tratamiento térmico en nitrógeno; concluyendo que el V2O5 amorfo podría ser la estructura más conveniente para obtener BICUVOX por ALD en trabajos futuros. In recent decades the population has been involved in constant technological development. One of the essential components in most electronic devices is batteries, and recently, solid-state batteries have been the focus of attention. However, there are currently Li-based solid-state batteries, which show some drawbacks such as the risk of explosion. The ceramic Bismuth-Copper Vanadate (BICUVOX) turns out to be a potential candidate as an electrolyte for application in thin-film solid-state batteries due to its outstanding stability. The Atomic Layer Deposition (ALD) technique turns out to be an efficient method to obtain thin films with controlled thickness; therefore, in this thesis, thin films of vanadium oxide were synthesized as a starting point to reach the BICUVOX ceramic by ALD. Additionally, the theoretical and technical bases were established to prove that it is possible to synthesize complex oxides (such as BICUVOX) by ALD. The thin films of vanadium oxide were subjected to heat treatments in air and nitrogen to modify the crystalline structure. Characterizations were also carried out by X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) with ionic erosion, X-ray diffraction (XRD), and Atomic Force Microscopy (AFM) to determine the elemental chemical composition, the surface atomic percentage, the oxidation state, the crystalline structure, and the morphology of the vanadium oxides obtained; in addition, the thicknesses, optical band gap, and their optical constants were determined through ellipsometry. A custom steel container was also designed and manufactured for the BENEQ TFS 200 equipment to store the vanadium tri-iso-propoxide precursor (VTOP) and carry out the ALD synthesis. The characterizations identified amorphous V2O5 films for the synthesized films, orthorhombic V2O5 for the air-heat treated films, and a mixture of vanadium oxides for the nitrogen heat-treated films, concluding that amorphous V2O5 could be the most suitable structure to obtain BICUVOX by ALD in future works. | |
| CICESE | |
| 2021 | |
| Tesis de maestría | |
| Español | |
| Aguilar Torres, J.M. 2021. Ensamblaje de óxidos complejos por ALD: Estudio sobre el vanadato de bismuto. Tesis de Maestría en Ciencias. Centro de Investigación Científica y de Educación Superior de Ensenada, Baja California. 88 pp. | |
| RESISTENCIA DE MATERIALES | |
| Aparece en las colecciones: | Tesis - Nanociencias |
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| tesis_Jesús Manuel Aguilar Torres_24 marzo 2021.pdf | Versión completa de la tesis | 3.39 MB | Adobe PDF | Visualizar/Abrir |