Optoelectronic properties and in-situ transformations of 1d and 2d materials studied by transmission electron microscopy
- Autores: Jesús María Peláez Fernández
- Directores de la Tesis: Raul Arenal de la Concha (dir. tes.)
- Lectura: En la Universidad de Zaragoza ( España ) en 2020
- Idioma: español
- Programa de doctorado: Programa de Doctorado en Física por la Universidad de Zaragoza
- Materias:
- Texto completo no disponible (Saber más ...)
- Resumen
Durante los últimos 30 años, la ciencia de materiales ha contemplado un cambio de paradigma, donde se ha generado cada vez más interés dentro de la investigación en torno a los nanomateriales. Este cambio de paradigma se ha vuelto evidente a partir de la síntesis del grafeno en 2004 y la ola de investigación en nanomateriales que trajo consigo.
Unas de las principales propiedades por las que los nanomateriales tienen cada vez más interés para la comunidad investigadora son sus propiedades optoelectrónicas. Estas propiedades han traído consigo aplicaciones en fotovoltaica, nanofotónica, sensores y campos como la biología o la medicina. La modificación de estas propiedades optoelectrónicas ofrece aún más posibilidades de aplicaciones para este tipo de materiales.
Por otra parte, la investigación de la modificación de propiedades de materiales in situ ofrece un análisis más completo que cualquier otro tipo posible de estudio.
De esta manera, la microscopía y espectroscopía de electrones (EELS) ofrece la posibilidad de aunar una vasta cantidad de información sobre diferentes propiedades de forma simultánea, como el espesor, la densidad másica o propiedades optoelectrónicas (como el band gap, características de la densidad de estados o respuesta plasmónica).
Asimismo, la unión de todas las posibilidades que el TEM/STEM/EELS pueden ofrecer junto con la posibilidad de modificar una muestra in situ, ya sea aplicándole un voltaje, calentándola o a través de la irradiación de electrones, permite la posibilidad de estudios dinámicos no sólo sobre las propiedades de un material concreto, sino también en su evolución.
Este manuscrito existe en la intersección entre los estudios de TEM/STEM/EELS, las propiedades optoelectrónicas, el análisis de datos creativo para condiciones difíciles, y los experimentos in situ.
Esta tesis se ha desarrollado dentro del contexto de la Initial Training Network Marie Slodowska-Curie ’Enabling Excellence’. Los trabajos más esenciales de esta tesis se han plasmado en este manuscrito.
Se han investigado las propiedades optoelectrónicas de aleaciones 2D atómicamente finas de MoxW1−xS2. Hemos medido su band gap, características espectrales relacionadas con excitones y otros fenómenos espectrales que derivan de puntos de Van Hove en la densidad de estados; tanto en función de el grado de aleación (el contenido de Mo) como en función del espesor (número de capas) de los copos.
También se han realizado análisis plasmónicos de nanoestructuras de oro con una alta relación de aspecto. Este análisis se centra tanto en la parte de materiales del estudio (las propiedades plasmónicas de estas nanoestructuras de oro de alta relación de aspecto) como en el aspecto relacionado con el análisis de datos, ofreciendo una rutina de análisis prometedora que podría en principio ser usada para otros tipos de caracterización.
Por último, la reducción termal in situ de copos de óxido de grafeno se ha estudiado dentro de un TEM. Los análisis TEM/EELS a varias temperaturas han permitido aunar suficiente información como para poder elaborar una hipótesis completa sobre qué grupos se desorben de la muestra a qué temperaturas, y qué implica esta desorción para la muestra en sí.
Para concluir, estos trabajos han hecho avanzar el entendimiento sobre los diversos materiales 1D y 2D presentes en ellos, así como sobre los posibles cambios que pueden sufrir; lo cual puede ser beneficioso para el desarrollo de diferentes tipos de aplicaciones en el futuro.
