Estudios de cambios de temperatura de transición en recubrimientos basados en dióxido de vanadio (vo2) dopados con molibdeno para posibles aplicaciones en ahorro de energía

RESUMEN Este trabajo de investigación, presenta un gran esfuerzo por la elaboración de películas delgadas, con el fin, de desarrollar materiales inteligentes que sean eficientes en el ahorro de energía. En esta tesis, se fabricaron películas delgadas de dióxido de vanadio (VO2) sobre sustratos de silicio cristalino (c-Si) por una técnica de depósito de rotación, utilizando una solución compuesta de pentóxido de vanadio (V2O5) y ácido oxálico (H2C2O4∙2H2O). El proceso de elaboración de películas fue variando el porcentaje de concentración de dopante del 1% al 5%. Y en algunas muestras antes de ser depositadas las películas sobre el substrato, se les agregó una capa de óxido de zinc (ZnO) o una capa de óxido de titanio (TiO2), usándola como capa buffer para obtener una reducción en la temperatura de transición (Tt). La morfología superficial, estructura cristalina y propiedades ópticas se obtuvieron empleando las técnicas de microscopía electrónica de barrido (SEM), difracción de rayos X (EDX) y espectroscopía de reflectancia la región espectral del infrarrojo cercano (NIR). Los resultados de las micrografías de SEM, demostraron que las superficies de las películas de dióxido de vanadio (VO2), son lisas en su mayoría. Y al incrementar el porcentaje de concentración de molibdeno (Mo), se observó que las superficies se hacen más densas. Durante la caracterización óptica, se pudo analizar la relación que existe entre el porcentaje de reflectancia, respecto a la homogeneidad de la película. Teniendo como resultado un decremento en la temperatura de transición (Tt) de 34°C al 4% de concentración de dopaje. Una reducción en el tamaño del grano de 3.31nm hasta 1.21nm, determinando que la estructura del dióxido de vanadio (VO2) puede ser amorfa o no.

ABSTRACT This research work presents a great effort for the production of thin films, in order to develop intelligent materials that are efficient in saving energy. In this thesis, thin films of vanadium dioxide (VO2) were made on substrates of crystalline silicon (c-Si) by a rotation deposit technique, using a solution composed of vanadium pentoxide (V2O5) and oxalic acid (H2C2O4∙2H2O). The process of making films was varying the percentage of dopant concentration from 1% to 5%. And in some samples before being deposited the films on the substrate, they were added a layer of zinc oxide (ZnO) or a layer of titanium oxide (TiO2), using it as a buffer layer to obtain a reduction in the transition temperature (Tt). The surface morphology, crystalline structure and optical properties were obtained using the techniques of scanning electron microscopy (SEM), X-ray diffraction (EDX) and reflectance spectroscopy in the near infrared (NIR) spectral region. The results of SEM micrographs showed that the surfaces of the vanadium dioxide (VO2) films are mostly smooth. And when increasing the percentage of molybdenum concentration (Mo), it was observed that the surfaces become denser. During the optical characterization, the relationship between the percentage of reflectance and the homogeneity of the film could be analyzed. Resulting in a decrease in the transition temperature (Tt) from 34°C to 4% concentration of doping. A reduction in grain size from 3.31nm to 1.21nm, determining that the structure of vanadium dioxide (VO2) may be amorphous or not.