Electrodeposición de materiales semiconductores con aplicaciones termoeléctricas

Résumé

Los materiales termoeléctricos convierten energía térmica en energía eléctrica y viceversa. Las principales ventajas de éstos son que pueden utilizarse en aplicaciones para enfriar y calentar, y emplearse para la recuperación de energía proveniente del calor residual. El principal objetivo de este trabajo es la optimización del crecimiento de materiales semiconductores con aplicaciones termoeléctricas mediante electrodeposición. Para este propósito en primer lugar se han obtenido películas de ZnO mediante electrodeposición en dos disoluciones distintas, nitrato y peróxido, siendo la primera vez que se obtiene un estudio comparando estas películas a partir de estas dos disoluciones 1. El Segundo objetivo es mejorar la calidad de las películas de ZnO mediante electrodeposición pulsada. Este trabajo es el primero en el que se observa un cambio en la morfología sólo cambiando el potencial de reducción y pulsando 2, sin el uso de aditivos. El tercer objetivo es la optimización de la electrodeposición de Bi2Te3. Se han fabricado películas de Bi2Te3 mediante electrodeposición constante y pulsada, obteniéndose las propiedades termoeléctricas entre 40 y 100 C 3. El cuarto objetivo es la obtención de membranas porosas de alúmina anódica con diámetro de poro menor de 20 nm mediante anodización en dos pasos. El último objetivo es la obtención de nanohilos de Bi2Te3 con un diámetro de 15 nm mediante electrodeposición, siendo los nanohilos con menor diámetro en matrices de alúmina porosa obtenidos mediante electrodeposición 4 encontrados en la literatura. Las conclusiones finales de este trabajo de tesis son Se han obtenido películas de ZnO de alta calidad cristalina mediante electrodeposición a potencial constante a partir de dos disoluciones nitrato y peróxido. El origen de los defectos encontrados en estas películas se ha determinado mediante fotoluminiscencia. Las emisiones verde y amarilla son debidas a transiciones desde OH a vacantes de zinc VZn y a oxígeno intersticial Oi0, respectivamente. Para las películas de ZnO obtenidas mediante electrodeposición pulsada se ha propuesto un mecanismo de crecimiento. Se ha obtenido que la conductividad eléctrica en las películas es muy diferente dentro de los granos y en las fronteras de grano. Se han obtenido películas de Bi2Te3 mediante electrodeposición pulsada y constante. Estas películas están orientadas preferentemente a lo largo de la dirección 1 1 0 En este trabajo, se ha obtenido el mayor factor de potencia termoeléctrica 610 W m K2 3 para películas obtenidas en las mismas condiciones. La electrodeposición pulsada se ha realizado entre un potencial constante y densidad de corriente cero. Se ha observado que la concentración de bismuto en las películas disminuye al aumentar el tiempo de apagado, cambiando la orientación cristalina. Además, las propiedades termoeléctricas, en concreto la resistividad eléctrica, dependen del polvo de Te utilizado para llevar a cabo la electrodeposición. Se han fabricado membranas porosas de alúmina anódica con diámetros de poro menores de 15 nm y 12 nm 4 5 con alta relación de aspecto. La anodización ha sido realizada en una disolución acuosa de H2SO4 con etilenglicol y reduciendo la temperatura a 15 C. La temperatura de anodización afecta a la reducción del diámetro de poro, aumentando la viscosidad del medio. Se han obtenido nanohilos de Bi2Te3 con diámetro de 15 nm en matrices porosas de alúmina anódica mediante electrodeposición pulsada orientados a lo largo de la dirección 0 1 5.