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http://cicese.repositorioinstitucional.mx/jspui/handle/1007/3753| Procesos de almacenamiento electroquímico de energía en películas delgadas de óxido de manganeso Electrochemical energy storage processes in manganese oxide thin films | |
| GRES ESTEFANIA PEREZ GUTIERREZ | |
| ANA KARINA CUENTAS GALLEGOS JAVIER ALONSO LOPEZ MEDINA | |
| Acceso Abierto | |
| Atribución | |
| Supercapacitores; Óxido de manganeso; Depósito por Capa Atómica. Supercapacitors; Manganese Oxide; Atomic Layer Deposition | |
| En la actualidad existe una necesidad energética mundial para desarrollar sistemas de almacenamiento de energía a gran escala y de bajo costo. En este sentido, los sistemas de almacenamiento electroquímico son de interés debido a su capacidad de almacenar diferentes cantidades de energía, así como a su flexibilidad para aplicarlos a demandas de uso práctico. Los supercapacitores son un ejemplo de dispositivos que permiten este tipo de almacenamiento, y en los cuales se han estudiado diferentes materiales, siendo los óxidos metálicos los principales materiales para la fabricación de electrodos mejorados. En esta tesis se estudia al óxido de manganeso (MnO2) para una posible aplicación en estos dispositivos, ya que es un material de bajo costo, abundante en la corteza terrestre y amigable con el ambiente. Una capacitancia especifica alta de este óxido se obtiene cuando se deposita como película delgada, por lo cual se emplea la técnica de Depósito por Capa Atómica (ALD), permitiendo obtener películas delgadas con espesor controlado. Se realizó el estudio de la tasa de crecimiento por ciclo del precursor Mn(CpEt)2 en el equipo BENEQ TFS 200 para la síntesis de películas delgadas de MnO como punto de partida para el posterior estudio de parámetros y medios adecuados para la oxidación de las películas por medio de voltamperometría cíclica y obtención de MnO2. Además, se determinó el espesor de las películas obtenidas por ALD por medio de Elipsometría, y se llevaron a cabo caracterizaciones por espectroscopia de dispersión de energía (SEM-EDS), reflexión total atenuada (ATR), espectroscopía de fotoelectrones emitidos por rayos X (XPS) con erosión iónica, difracción de rayos X con ángulo rasante (GIXRD) y Microscopía de Fuerza Atómica (AFM) para determinar la morfología, composición química elemental y estado de oxidación del material. Este trabajo permitió encontrar los parámetros adecuados de ALD para crecer películas delgadas de MnO sobre sustratos conductores, y diseñar un programa de oxidación para la obtención de MnO2. Currently, there is a global energy demand to develop large-scale and low-cost energy storage systems. Thus, electrochemical storage systems are the prime interest due to their ability to store different amounts of energy and flexibility to adjust them to practical use. Supercapacitors are an example of devices that allow this type of storage, and of which different materials have been studied, being metal oxides the principal source for improved electrodes manufacture. In this thesis, manganese oxide (MnO2) is studied for a possible application to these devices, since it is a low-cost material, abundant in the earth's crust and environmentally friendly. A high specific capacitance of this oxide is obtained when it is deposited as a thin film, for which the Atomic Layer Deposition (ALD) technique is used, allowing to obtain thin films with controlled thickness. The study of the growth rate per cycle of the precursor Mn(CpEt)2 was performed in the BENEQ TFS 200 tool for MnO thin films synthesis as a starting point. A study of parameters and suitable means for the oxidation of the films by applying the cyclic voltammetry electrochemical technique in order to obtain MnO2 was performed. The films thickness obtained by ALD were determined by ellipsometry (SE), and characterizations were performed by Energy Dispersion Spectroscopy (SEM-EDS), Attenuated Total Reflection (ATR), X-ray emitted photoelectron spectroscopy (XPS) with Ionic erosion, X-ray grazing incidence X-ray angle diffraction (XRD), and Atomic Force Microscopy (AFM) to determine the morphology, elemental chemical composition, and oxidation state of the material. This work allowed us to find the appropriate ALD settings to grow thin films of MnO on conductive substrates, and to design an oxidation path to obtain suitable MnO2 electrodes. | |
| CICESE | |
| 2022 | |
| Tesis de maestría | |
| Español | |
| Pérez Gutiérrez, G.E. 2022. Procesos de almacenamiento electroquímico de energía en películas delgadas de óxido de manganeso. Tesis de Maestría en Ciencias. Centro de Investigación Científica y de Educación Superior de Ensenada, Baja California. 83 pp. | |
| PROPIEDADES DE LOS MATERIALES | |
| Aparece en las colecciones: | Tesis - Nanociencias |
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| tesis_Gres Estefania Pérez Gutiérrez_01 ago 2022.pdf | Versión completa de la tesis | 3.52 MB | Adobe PDF | Visualizar/Abrir |