2021/2024

La presente propuesta tiene como objetivo estudiar sistemáticamente la activación térmica y los mecanismos de excitación indirecta de tierras raras (RE) mediados por el huésped en películas delgadas de óxido de estaño indio (ITO) y óxido de zinc dopado con aluminio (AZO) incrustadas con terbio (Tb) y tulio (Tm) impurezas. Se trata de semiconductores degenerados de banda ancha directa que tienen el potencial de combinar baja resistividad eléctrica y alta transmición óptica visible, con características de emisión de luz, cuando se dopan con RE. Solo hay unos pocos informes en los que se ha dopado un óxido conductor transparente con RE. En estos casos, se observó muy poca o ninguna emisión de luz1–4. Además, existe una falta de consenso sobre los mecanismos de excitación y activación de los materiales de banda ancha y dopados con RE. Aquí, desarrollamos nuevos modelos de dispersión para describir el borde de absorción y el índice de refracción complejo considerando efectos excitónicos, acoplados a Drude, Lorentz y procesos de absorción fundamental directa. Nuestros modelos se probarán experimentalmente y servirán como plataforma para evaluar el mecanismo de excitación indirecta de RE a través de la formación de excitones ligados a los grupos de RE en estos materiales. Esperamos hacer evidente el último mecanismo de excitación al inducir la extinción térmica de la luminiscencia relacionada con RE en un rango de temperatura en el que los excitones no pueden existir, determinando así la energía de enlace excitónica para grupos de RE con diferentes tamaños. Nuestro proyecto está alineado con el programa ONR de películas y materiales dieléctricos y creemos que contribuye sustancialmente al objetivo de EE. UU. De mitigar la posible interrupción del suministro y la falta de innovación en el área de materiales de energía renovable. Nuestro objetivo es realizar una investigación fundamental para desarrollar nuevos materiales semiconductores de banda ancha y dopados con RE con propiedades optoelectrónicas que sean adecuados para aplicaciones en los campos naval, militar y de defensa, energías renovables, dispositivos de detección y emisión de luz, sensores de gas y optoelectrónica avanzada. Además, contribuiremos a desarrollar el conocimiento fundamental de las propiedades físicas y los mecanismos de los materiales basados en ER, así como en la formación de científicos, ingenieros y educadores, para mejorar la investigación, la innovación y la educación relacionadas con las ER. Planeamos incluir al Prof. Dr. Ernesto Marinero de Purdue Univeristy (PU) como un valioso colaborador estadounidense de nuestro proyecto. Esta posible colaboración fue planificada y discutida en un taller en “Prospecta de las Américas 2019”, evento organizado por la Organización de los Estados Americanos y el gobierno peruano. Además, este proyecto ha sido elaborado en el marco de una colaboración actual con el Helmholtz Zentrum Berlin (HZB), la Technische Universität Ilmenau (TUIlmenau) y la Université de Versailles St. Quentin en Yvelines (UVSQ). No obstante, siempre estamos abiertos

Participants:

• Jorge Andrés Guerra Torres – Investigador principal
• Francisco Rumiche – Co-Investigador
•  Rolf Grieseler – Co-Investigador
• Jan Amaru Palomino Töfflinger – Co-Investigador
• Lars Korte – Co-Investigador
• Peter Schaaf – Co-Investigador
• Jorge Linares – Co-Investigador
• Ernesto Marinero – Co-Investigador

Participating institutions:

• PONTIFICIA UNIVERSIDAD CATOLICA DEL PERU – Departamento Académico de Ciencias (Financiadora)
• PONTIFICIA UNIVERSIDAD CATOLICA DEL PERU – Dirección de Gestión de la Investigación (DGI) (Financiadora)