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Flash Sintering (FS) is a new sintering technique for ceramic materials that considerably reduces the time and costs of current sintering processes. The difference with conventional sintering is the application of electrical power to the ceramic sample. With this new technique, it is possible to enhance the functional properties of the ceramic materials obtained at a much lower cost. Direct experimental measurements of the sample's temperature surface have been performed during FS using different measuring devices, comparison of the different measurements has allowed determining the best measuring device. On the other hand, a method allowing to estimate the temperature of polycrystalline ceramic samples using the blackbody radiation equation during the FS process has been used in this project. Furthermore, the black body radiation equation has been modified to achieve greater precision in the estimation of the sample's temperature surface. This modification likewise provides the percentage of radiation losses. The conductivity dependence on temperature has been parameterized using the Arrhenius and the Vogel-Fulcher-Tammann (VFT) equations. The Arrhenius equation fittings have been performed in the temperature region in which the material maintains a linear electrical conduction regime. Meanwhile, the VFT parameterization has allow to extend the temperatures range to regions near the FS temperature. Notwithstanding, both parameterizations have been useful to determine important values of the FS process, such as the activation energy and the freezing temperature. Despite the project has been performed using only piezoelectric materials, the methods, modifications, and estimations here developed could be applied to a huge amount of materials to be processed by FS, giving to this work a vast scope in the material science area. El Flash Sintering (FS) es una nueva técnica de sinterización de materiales cerámicos que reduce considerablemente el tiempo y los costes de los procesos de sinterización actuales. La diferencia con la sinterización convencional es la aplicación de energía eléctrica a la muestra cerámica. Con esta nueva técnica se mejoran las propiedades funcionales de los materiales cerámicos obtenidos a un coste mucho menor. Se han realizado mediciones experimentales directas de la temperatura de la superficie de la muestra durante el FS utilizando diferentes dispositivos de medición, la comparativa de las diferentes mediciones ha permitido determinar el mejor dispositivo de medición. Por otro lado, en este proyecto se ha utilizado un método que permite estimar la temperatura de muestras de cerámica policristalina utilizando la ecuación de radiación de cuerpo negro durante el proceso de FS. Además, se ha modificado la ecuación de radiación del cuerpo negro para lograr una mayor precisión en la estimación de la temperatura de la superfície de la muestra. Esta modificación también proporciona el porcentaje de pérdidas por radiación. La dependencia de la conductividad con respecto a la temperatura se ha parametrizado mediante las ecuaciones de Arrhenius y Vogel-Fulcher-Tammann (VFT). Los ajustes de la ecuación de Arrhenius se han realizado en la región de temperatura en la que el material mantiene un régimen de conducción eléctrica lineal. Mientras tanto, la parametrización de VFT ha permitido extender el rango de temperaturas a regiones cercanas a la temperatura de FS. No obstante, ambas parametrizaciones han sido útiles para determinar valores importantes del proceso FS, como la energía de activación y la temperatura de freezing. A pesar de que el proyecto se ha realizado utilizando solo materiales piezoeléctricos, los métodos, modificaciones y estimaciones aquí desarrollados podrían aplicarse a una gran cantidad de materiales a procesar por FS, lo que le da a este trabajo un amplio alcance en el área de la ciencia de los materiales. El Flash Sintering (FS) és una nova tècnica de sinterització de materials ceràmics que redueix considerablement el temps i els costos dels processos de sinterització actuals. La diferència amb la sinterització convencional és l'aplicació d'energia elèctrica a la mostra ceràmica. Amb aquesta nova tècnica es milloren les propietats funcionals dels materials ceràmics obtinguts a un cost molt de menor. S'han realitzat mesures experimentals directes de la temperatura de la superfície de la mostra durant el FS utilitzant diferents dispositius de mesura, la comparativa de les diferents mesures ha permès determinar el millor dispositiu de mesura. D'altra banda, en aquest projecte s'ha utilitzat un mètode que permet estimar la temperatura de mostres de ceràmica policristalina utilitzant l'equació de radiació de cos negre durant el procés de FS. A més, s'ha modificat l'equació de radiació del cos negre per a aconseguir una major precisió en l'estimació de la temperatura de la superfície de la mostra. Aquesta modificació també proporciona el percentatge de pèrdues per radiació. La dependència de la conductivitat respecte a la temperatura s'ha parametritzat mitjançant les equacions de Arrhenius i Vogel-Fulcher-Tammann (VFT). Els ajustos de l'equació de Arrhenius s'han realitzat a la regió de temperatura en la qual el material manté un règim de conducció elèctrica lineal. Mentrestant, la parametrització de VFT ha permès estendre el rang de temperatures a regions pròximes a la temperatura de FS. No obstant això, totes dues parametritzacions han estat útils per a determinar valors importants del procés FS, com l'energia d'activació i la temperatura de freezing. Encara que el projecte s'ha realitzat utilitzant unicament materials piezoelèctrics, els mètodes, modificacions i estimacions aquí desenvolupats podrien aplicar-se a una gran quantitat de materials a processar per FS, la qual cosa li dóna a aquest treball un ampli abast en l'àrea de la ciència dels materials.

Natural rubber (NR) nanocomposites have been prepared with hydroxylated barium titanate filler (BaTiO3-OH), employing emulsion polymerization followed by vulcanization process. The addition of barium titanate, a compound with high dielectric permittivity, was envisaged to increase the insulating properties of NR films, thereby reducing the electrical stress and the possibility of undesired arcing on their surfaces. The content of perovskite particles greatly affected both, the mechanical and the electrical properties, of the vulcanized films. It was observed that the optimum functionalized nanoparticle concentration is around 0.25–0.50 phr, range in which the elongation of break was maintained between 874–935% and the tensile strength was between 4.40–4.80 MPa; whereas the dielectric permittivity (ɛ′) is slightly lower than the pristine NR or the NR compounded with high content of BaTiO3 nanoparticles. The dielectric study revealed the presence of two dielectric relaxation modes: (i) glass to rubber transition (α-relaxation) and (ii) interfacial polarization (IP), known as Maxwell−Wagner−Sillars (MWS) polarization. The comparison between small concentrations of non-functionalized and functionalized BaTiO3 inside NR polymeric films lead to the conclusion that the dielectric breakdown strength is high for non-functionalized fillers, supposedly due to less IP polarization phenomena.

La investigación para el muestreo de muestras biológicas ha avanzado buscando sacar la mejor sensibilidad i métodos que no dañen las muestras o incluso las destruyan. Una rama de métodos que es posible que puedan llegar a un buen compromiso entre estos dos son los sensores de microondas que obtienen datos de la muestra analizando su permisividad dieléctrica y que no provocan ningún daño en la muestra además de proporcionar una buena sensibilidad. En este proyecto nos centramos en investigar un tipo de tecnología de microondas llamada SIW que puede reproducir una guía de ondas en un tamaño mucho más pequeño. El objetivo era demostrar que con un SIW se podía crear el equivalente a un sensor de microondas con sus mismas prestaciones pero a escala más reducida y más fácil de fabricar. Los resultados obtenidos con las simulaciones y las pruebas nos dan buenas señales para implementar esta tecnología para sensores. Podemos determinar que aunque el rango de operación y las perdidas limitan el buen funcionamiento, es posible determinar la permisividad comparando los datos medidos con las simulaciones y documentos de anteriores investigaciones. The research for sampling biological samples has been moving forward looking for to get out the best of sensibility and methods that don't damage the samples or rather destroy them. A branch of methods that can possible arrive a good compromise between those two are microwave sensors that get data from permittivity analysis and don't cause any sample damage and also have a good sensibility. In this project we were focusing on researching a type of microwave technology called SIW that is able to reproduce a waveguide in a much smaller size. The aim was to prove that with a SIW we could create an equivalent waveguide sensor that had the same performance but much smaller size and is easier to create. The results obtained with simulations and testing give us a good approach to implement this technology for sensors. We determine that although the range of operation and losses that restrict a good performance, it is possible to determine the permittivity by comparing measured data with simulations and previous research papers. La investigació per al mostreig de mostres biològiques ha avançat buscant treure millor sensibilitat i els mètodes que no facin malbé les mostres o més aviat destruir-les. Un seguit de mètodes que es possible que arribin a un bon compromís entre aquestes dues són els sensors de microones que obtenen dades de la mostra analitzant la seva permitivitat i no provoquen cap dany en la mostra a més de proporcionar una bona sensibilitat. En aquest projecte ens vam centrar en investigar un tipus de tecnologia de microones anomenada SIW que pot reproduir una guia d'ones en una mida molt més petita. L'objectiu era demostrar que amb un SIW es podia crear un equivalent a un sensor fet amb una guia d'ones amb les mateixes prestacions però molt més petit i més fàcil de fabricar. Els resultats obtinguts amb les simulacions i les proves ens donen bons indicadors per implementar aquesta tecnologia per a sensors. Podem determinar que encara que el rang d'operació i pèrdues que limiten el bon funcionament, és possible determinar la permitivitat comparant les dades mesurades amb les simulacions i documents anteriors recerques.

En términos generales, la flexoelectricidad es la respuesta de la polarización a un gradiente de deformación. A diferencia del efecto piezoeléctrico, este efecto está presente en todos los materiales independientemente de su estructura cristalina. En esta tesis doctoral, hemos estudiado la polarización inducida por deformación en cristales dieléctricos y semiconductores, la cual surge desde dos mecanismos: flexoelectricidad macroscópica y flexoelectricidad superficial. Los dos mecanismos son del mismo orden en dieléctricos normales y hasta ahora sus respectivas contribuciones han sido indistinguibles entre ellas. La investigación desarrollada en esta tesis muestra que es posible separar las dos contribuciones, además de mostrar que la deformación induce reorientación de las nanoregiones polares las cuales también pueden incrementar el coeficiente flexoelectrico efectivo sobre el valor intrínseco. La polarización puede ser generada por la separación de las cargas enlazadas entre los átomos o la celda unidad, pero también por la separación de cargas superficiales debido a las cargas libres. Hasta ahora cuando se refiere a flexoelectricidad, únicamente es tomada en cuenta la respuesta de las cargas enlazadas; sin embargo, en esta tesis doctoral se ha reportado que la polarización debida a las cargas libres también pueden contribuir, generando una gran respuesta flexoeléctrica efectiva en materiales semiconductores. Antes de esta investigación, habían numerosas controversias respecto a la verdadera magnitud del coeficiente flexoelectrico y el origen de la discrepancia entre los valores predichos teóricamente y experimentalmente. En el presente trabajo hemos buscado dilucidar esta situación y cuantificar el valor intrínseco del coeficiente flexoelectrico e identificar el origen de contribuciones adicionales a este. El mensaje principal de esta tesis es que el coeficiente macroscópico flexoeléctrico efectivo permanece en valores relativamente pequeño con un riguroso límite superior de f ≈ 10V para el coeficiente de flexoacoplo de incluso los mejores materiales, pero hay otra gran cantidad de fenómenos de polarización inducida debida a gradientes de deformación que pueden incrementar la respuesta total de este: nanoregiones polares, piezoelectricidad superficial y movimiento de cargas libres son las tres que hemos identificado, pero no descartamos la existencia de otras. Entre estos, la incorporación de cargas libres a la respuesta flexoeléctrica total en semiconductores es cuantitativamente la más grande y la más prometedora dando lugar a aplicaciones macroscópicas debida a su elevada magnitud del coeficiente flexoeléctrico y permitiendo a su vez que compita con la piezoelectricidad., In general terms, flexoelectricity is the response of polarization to a strain gradient. In contrast to the piezoelectric effect, this effect is present in all materials regardless of their crystal structure. In this doctoral dissertation, we studied the bending-induced polarization in dielectric and semiconductor single crystals that arises from two mechanisms: bulk flexoelectricity and surface flexoelectricity. Both mechanisms are of the same order in ordinary dielectrics and, before this work, their respective contributions were considered indistinguishable one from another. The research in this thesis shows that it is possible to separate the two contributions. Additionally, we show that bending-induced reorientation of polar nanoregions can also enhance the effective flexoelectric coefficients well above the intrinsic value. Polarization can be generated by dielectric separation of bound charge within atoms or unit cells, but also by a space charge separation of free carriers. Until now, when referring to flexoelectricity, only the response from bound charge was taken into account; however, in this thesis dissertation we report that free charge also can also contribute, generating very big effective flexoelectric responses in semiconductor materials. Before this research, there were numerous controversies regarding the true magnitude of flexoelectricity and the origin of discrepancies between theoretically predicted values and actual experimentally measured ones. The present work has seeked to address this situation by quantifying the true value of the intrinsic flexoelectiricy and identifying the origin of additional contributions. The take-home message from this thesis is that true bulk flexoelectricity remains a relatively small effect with a stringent upper bound of f ≈10V for the flexocoupling coefficient of even the best materials, but that there are a number of other gradient-induced polarization phenomena that can greatly enhance the total response: polar nanoregions, surface piezoelectricity and movement of free charges are the three we have identified, but we do not discard the existence of others. Among these, the incorporation of free carriers to the total flexoelectric response in semiconductors is quantitatively the largest, and it also offers most promising route to elevating flexoelectricity to a level where it can compete with piezoelectricity even in bulk applications.

[ANGLÈS] Dielectrics are insulators and they might therefore seem to be unlikely materials out of which to try and make antennas, but if they are excited in the right way they can be made to radiate very efficiently. Taking advantage of the properties of dielectric materials, a Yagi-Uda antenna based on a high-permittivity ceramic material operating at 3.68 GHz is described. The three-element array features a simulated directivity of approximately 8 dBi and a front-to-back ratio of 10.5 dB. Measured impedance match to 50 Ohm microstrip lines is better than -30 dB at the resonance frequency f = 3.68 GHz, exhibiting an input reflection which remains below -10 dB within the impedance bandwidth of about 10% with regard the resonance frequency. A half-power beamwidth (HPBW) of 101º in azimuth and 61º in elevation is obtained for the three-element Yagi-Uda array. The antenna has a boom length of about 0.56 wavelengths and a maximum parasite length of about 0.96 wavelengths. A simulated radiation efficiency of 94% is achieved. Measurements of input reflection and radiation characteristic are performed in the anechoic chamber in order to verify the results of the simulations, achieving a good agreement between them in terms of radiation pattern and impedance bandwidth. [CASTELLÀ] Los dieléctricos son materiales aislantes, por lo que puede parecer contrario al sentido común tratar de diseñar antenas con este tipo de materiales; pero si los dieléctricos se excitan de un modo adecuado, éstos pueden radiar de un modo muy eficiente. Aprovechando las propiedades de los materiales dieléctricos, se describe una antena de tipo Yagi-Uda basada en un material cerámico de alta permitividad operando a 3,68 GHz. El array de tres elementos alcanza una directividad simulada de aproximadamente 8 dBi, y una relación entre el lóbulo principal y el posterior de 10,5 dB. La medida de la adaptación de impedancias cuando se conecta la antena a una línea microstrip de 50 Ohm es mejor de -30 dB a la frecuencia de resonancia f = 3,68 GHz, mostrando un coeficiente de reflexión que se mantiene por debajo de -10 dB dentro del ancho de banda de impedancia de aproximadamente el 10% respecto a la frecuencia de resonancia. Se obtiene un ancho de haz a -3 dB (HPBW) de 101º en azimut y 61º en elevación para la configuración Yagi-Uda de tres elementos. La antena tiene una longitud entre el director y el reflector en términos de longitud de onda de 0,56 y una longitud máxima del parásito (reflector) en términos de longitud de onda de aproximadamente 0,96. Se consigue una eficiencia de radiación simulada del 94%. Se realizan medidas del coeficiente de reflexión y de la característica de radiación en una cámara anecoica con el fin de verificar los resultados de las simulaciones, consiguiendo una muy alta semejanza entre medidas y simulaciones. [CATALÀ] Els dielèctrics són materials aïllants i pot semblar contrari al sentit comú tractar de dissenyar antenes amb aquest tipus de materials; però si els dielèctrics s'exciten de la manera adequada, aquests poden radiar de manera molt eficient. Aprofitant les propietats dels materials dielèctrics, es descriu una antena del tipus Yagi-Uda basada en un material ceràmic d'alta permitivitat operant a la frequència de 3,68 GHz. L'array de tres elements aconsegueix una directivitat simulada d'aproximadament 8 dBi i una relació entre el lòbul principal i el posterior de 10,5 dB. La mesura de l'adaptació d'impedàncies quan es connecta l'antena a una línia microstrip de 50 Ohm és millor de -30 dB a la freqüència de ressonància f = 3,68 GHz, mostrant un coeficient de reflexió que es manté per sota de -10 dB dintre de l'ample de banda d'impedància d'aproximadament 10% respecte a la frequència de ressonància. S'obté un ample de feix a -3 dB (HPBW) de 101º en azimut i 61º en elevació per a la configuració Yagi-Uda de tres elements. L'antena té una llargada (de director a reflector) en termes de longitud d'ona de 0,56 i una longitud màxima de paràsit (reflector) en termes de longitud d'ona d'aproximadament 0,96. S'aconsegueix una eficiència de radiació simulada del 94%. Es realitzen mesures del coeficient de reflexió i diagrames de radiació en una cambra anecoica per tal de verificar els resultats de les simulacions, aconseguint una molt bona semblança entre mesures i simulacions.

English: In this project has been designed and implemented a setup to produce the nonlinear process of the second harmonic generation (SHG) in Bragg reflection waveguides (BRW). Starting with the adjustment of a tunable single frequency laser at 1550 with an external cavity configuration. Two diferent types of SHG have been observed, we measured their spectrum and its shifting caused by temperature variations. Finally, it has also been observed the spatial shape of the Bragg mode guided along the BRW, which is the responsible for reaching the phase-matching condition between all the waves involved in this non-linear process. The results obtained in this project will be used in a future experiments, specially, in the implementation of a monolithic integrated source of entangled photon pairs generated by using the spontaneous parametric down-conversion (SPDC) process. Castellano: En este proyecto se ha diseñado e implementado un montaje óptico capaz de producir el proceso no lineal de generación del segundo armónico (SHG) en guias de onda por reflexión Bragg (BRW). Se ha puesto a punto un láser de frecuencia única de cavidad externa, sintonizable a longitudes de onda alrededor de los 1550 nm. Se ha conseguido observar dos tipos diferentes de SHG, medir su espectro y ver como se desplaza debido a variaciones de temperatura. Finalmente, también se ha podido observar la forma espacial del modo guiado Bragg, gracias al cual se consigue la necesaria concordancia de fase (Phase-Matching) entre todas las ondas que intervienen en este proceso no lineal. Los resultados obtenidos en este proyecto se utilizarán en futuros experimentos, especialmente, en la implementación de una fuente de pares de fotones entrelazados integrada monolíticamente, basada en el proceso de generación paramétrica espontànea (SPDC). Català: En aquest projecte s'ha dissenyat i implementat un muntatge òptic capaç de produir el procés no lineal de generació del segon harmònic (SHG) en guies d'ona per reflexió Bragg (BRW). S'ha posat en funcionament un làser de freqüència única de cavitat externa, sintonitzable a longituds d'ona al voltant dels 1550 nm. S'ha aconseguit observar dos tipus diferents de SHG, mesurar-ne l'espectre i veure com es desplaça degut a variacions de temperatura. Finalment, també s'ha pogut observar la forma espacial del mode guiat Bragg, gràcies al qual s'aconsegueix la necessària concordança de fase (Phase-Matching) entre totes les ones que intervenen en aquest procés no lineal. Els resultats obtinguts en aquest projecte s'utilitzaran en futurs experiments, especialment, en la implementació d'una font de pars de fotons entrellaçats integrada monolíticament, basada en el procés de generació paramètrica espontània (SPDC).

El comportamiento extrínseco de las cerámicas PZT, relacionado con el movimiento de las paredes de los dominios, comporta efectos no lineales grandes. Esta correspondencia entre efectos extrínsecos y no linealidades puede ser utilizada para caracterizar las cerámicas con el fin de optimizar sus propiedades piezoeléctricas. El objetivo de este trabajo es el estudio de la dependencia de los coeficientes lineales y no lineales dieléctricos, piezoeléctricos y elásticos con la fracción de Ti en cerámicas PZT con composiciones de Zr-Ti cerca de la transición de fase morfotrópica (MPB). También se analiza la dependencia de estos coeficientes con la concentración de impurezas, utilizando para ello cerámicas del tipo duras y con dos niveles de dopaje aceptor, alto y bajo.

El término carga de espacio describe el estado eléctrico de un material, mal conductor, que mantiene una distribución de cargas eléctricas relativamente inmóviles. El estudio del efecto de la carga de espacio sobre las propiedades de los materiales aislantes está adquiriendo importancia creciente, dada su influencia en los procesos de envejecimiento y ruptura dieléctrica, los cuales suponen una limitación de las prestaciones de aquellos.Para el estudio de la carga de espacio hay que tener en cuenta dos aspectos complementarios. Por un lado, es necesario conocer la distribución espacial de la misma, pues ésta condiciona el valor del campo eléctrico en el interior del material. Por otra parte es necesario determinar los parámetros que rigen los procesos de atrapamiento, transporte y relajación de la carga. En la actualidad se disponen de diversas técnicas para llevar a cabo estos estudios, aunque en general presentan el problema de que, por una parte, requieren acondicionamientos diferentes de las muestras y, por otra, necesitan la disposición de electrodos especiales en algunos casos. Dada la sensibilidad de la carga de espacio a estos factores, resulta difícil correlacionar la información que proporcionan.En nuestro trabajo hemos utilizado tres técnicas que permiten evitar el problema que hemos puesto de manifiesto anteriormente, pues estas técnicas se pueden aplicar sobre muestras que han sido previamente acondicionadas de la misma manera. Estas técnicas son la de las corrientes de despolarización estimulada térmicamente (TSDC), el análisis eléctrico dinámico (DEA) y la técnica del escalón térmico. Las dos primeras son técnicas de espectroscopía dieléctrica mientras que la última permite obtener la distribución de la carga en el material. Los materiales empleados han sido el polimetacrilato de metilo (PMMA) y dos variedades comerciales de polieterimida (PEI) denominadas Ultem 1000 y Ultem 5000. En el análisis de los datos obtenidos mediante TSDC hemos utilizado el modelo de Bucci-Fieschi para las relajaciones de naturaleza dipolar, mientras que las de carga de espacio se han interpretado en base al modelo de cinética de orden general, siempre aplicados sobre muestras polarizadas mediante ventanas (WP). Los parámetros que hemos analizado para las relajaciones dipolares son los tiempos de relajación y energías de activación. En el caso de las relajaciones de carga de espacio hemos estudiado el tiempo de relajación, la energía de activación (que en este modelo corresponde a la profundidad de atrapamiento), la carga atrapada inicial y el orden cinético, parámetro que da información acerca del proceso microscópico más probable en la relajación de la carga de espacio. Los datos de DEA fueron interpretados mediante el modelo de Coelho, utilizando el formalismo del módulo eléctrico, obteniéndose información acerca del grado de bloqueo de los electrodos, la conductividad del material, la concentración de portadores y su movilidad.Entre los resultados obtenidos podemos resaltar que a temperaturas de polarización por encima de 80oC, superiores a la Tpo de la relajación ' del PMMA y a las que el pico  ya es activado, se ha observado un proceso de inyección anódica, que creemos acompañado de un incremento de la movilidad de los portadores positivos que permite explicar el incremento de la conductividad y la disminución de la rigidez dieléctrica observada por otros autores.Para la interpretación de los resultados obtenidos en el estudio mediante TSDC de la relajación de carga de espacio en el PMMA hemos desarrollado un procedimiento que permite extender el método del análisis del mapa de relajación (RMA), habitual en el estudio de las relajaciones dipolares, al caso de la carga de espacio. Según nuestra interpretación, la curva de descarga obtenida procede del proceso de relajación de carga atrapada en una franja de niveles de atrapamiento cuya anchura depende fundamentalmente de la anchura de la ventana de polarización, y cuya profundidad depende de las condiciones de polarización. En el caso de ventanas de polarización de anchura nula, la carga de espacio se halla en una franja estrecha de niveles de atrapamiento, de manera que se puede suponer que el proceso de relajación no es distribuido y aplicar, por lo tanto, un modelo de relajación simple para su estudio, siendo el de cinética de orden general muy conveniente.El procedimiento desarrollado permite explicar, al menos de una forma cualitativa, la función de distribución de niveles de atrapamiento. En el caso del PMMA, el número de trampas parece crecer suavemente hasta alcanzar un máximo a una profundidad de unos 2.35 eV, para, una vez superado éste, decrecer bruscamente a una profundidad de unos 2.5 eV. El orden cinético de la relajación es de 1.14 en el caso del PMMA1 y de 1.25 en el del PMMA2, indicando que, en estos materiales, el proceso de relajación más probable de la carga de espacio es el de la recombinación de portadores.Los valores encontrados para las energías de activación y los factores preexponenciales del tiempo de relajación siguen leyes de compensación. Hemos de resaltar que la existencia de leyes de compensación en el caso de aisladores se había encontrado en procesos de relajación dipolar analizados mediante modelos de cinética de primer orden, mientras que en nuestro caso se ha comprobado en un proceso de relajación de carga de espacio que obedece a una cinética que no es de primer orden.El grado de saturación alcanzado en la formación de la carga de espacio en las muestras de PMMA para un tiempo de polarización dado es tanto mayor cuanto mayores sean el campo aplicado y la temperatura de polarización, observándose que cuanto mayor es el nivel de saturación alcanzada en las polarizaciones, más definida es la temperatura de polarización óptima. La profundidad de atrapamiento de la carga crece con el tiempo de polarización, si bien la temperatura y el campo de polarización influyen en la profundidad de la carga atrapada. En el caso de campos bajos, la profundidad de atrapamiento crece con la temperatura e inicialmente con el campo aplicado. A partir de cierto valor del campo aplicado se observa una disminución de la profundidad de atrapamiento, posiblemente relacionada con un mecanismo de disminución de la barrera de potencial por efecto del campo residual en el material, que parece ser más eficaz en las trampas más profundas.Hemos estudiado la distribución de la carga de espacio en electretes de PMMA, polarizados mediante ventanas de anchura nula a la temperatura de polarización óptima. Los perfiles de distribución de la carga que se han obtenido son más complejos que los observados en relajaciones de naturaleza dipolar y que los obtenidos en electretes polarizados convencionalmente que se han descrito en la bibliografía, y en los que la carga de espacio se había aislado mediante la técnica limpieza de picos. Nuestros resultados indican que a tiempos de polarización cortos se forma fundamentalmente heterocarga y que al incrementarse los tiempos se forman distribuciones más complejas, en las que se observan dos macrodipolos orientados en la dirección del campo. Para campos de polarización altos, el campo residual es mucho mayor en la zona catódica, probablemente fruto de una mayor eficacia de la inyección en el ánodo, lo que produce una compensación de la heterocarga. En el caso de las medidas de DEA sobre PMMA, hemos observado un buen ajuste de los resultados experimentales al modelo de Coelho, lo que supone que a temperaturas por encima de la de transición vítrea los procesos de transporte de carga en este material son la difusión y la conducción óhmica. Los electrodos presentan un bloqueo parcial, observándose un ligero aumento del bloqueo de los mismos con la temperatura. Esta situación de bloqueo parcial puede explicar la existencia de fenómenos de inyección que, como la técnica del escalón térmico ha evidenciado, parecen ser más eficaces en el ánodo.La conductividad en el material a temperaturas por encima de la de transición vítrea es activada térmicamente. Su valor se incrementa en dos órdenes de magnitud en el intervalo de temperaturas estudiado. Este incremento de la conductividad no ha de ser atribuido a un incremento de la concentración de portadores, ya que ésta parece disminuir ligeramente, sino a un incremento de la movilidad de los mismos, que resulta ser activada térmicamente.Los resultados obtenidos en la caracterización mediante corrientes termoestimuladas de las relajaciones presentes en el Ultem 1000 son comparables a los que proporcionan las medidas de DEA. En el material se producen tres procesos de relajación de naturaleza dipolar y uno de carga de espacio. Este último proceso da lugar a un pico sólo en el caso de las corrientes termoestimuladas, debido a la baja frecuencia equivalente de éstas.El gran poder de resolución de la técnica TSDC ha permitido alcanzar el desdoblamiento del pico , que puede resolverse en un doble pico en medidas TSDC convencionales, mientras que, en las medidas de DEA, ambos picos aparecen confundidos en un pico muy ancho. El uso de la polarización por ventanas mejora el poder de resolución de la técnica TSDC, y en el caso de la relajación  se han detectado tres temperaturas de polarización óptima, que ponen de manifiesto la existencia de tres mecanismos de relajación a nivel microscópico.Se han determinado los parámetros que rigen las cinéticas de las diferentes relajaciones y se han comparado con los valores proporcionados por otras técnicas. Las energías de activación para la relajación  se corresponden bien con los valores obtenidos mediante otras técnicas, pero hay diferencias en la  y la . Las diferencias en el caso de la relajación  son atribuibles al hecho de que los tres mecanismos diferenciados que se observan mediante TSDC aparecen superpuestos en solo pico ancho en las medidas DEA y DMTA. Por este motivo, creemos que los valores obtenidos mediante corrientes termoestimuladas son más realistas. Creemos que las diferencias en las energías de activación de la relajación  están relacionadas con las diferencias en los procesos de cálculo.Las corrientes TSDC que resultan de la carga de espacio en este material obedecen a un proceso de relajación cuya cinética es próxima a la unidad, lo que evidencia que la recombinación es el mecanismo más probable durante la relajación. Como en el caso del PMMA, se ha observado una ley de compensación para la relajación de carga de espacio en este material. Hemos comparado los espectros TSDC del Ultem 1000 y el Ultem 5000 a temperaturas por encima de la ambiente. Ambas variedades tienen un espectro TSDC similar, si bien en el caso del Ultem 5000 los picos aparecen desplazados a temperaturas superiores. Las energías de activación de las relajaciones  y  de ambas variedades de polieterimida son comparables. Los órdenes cinéticos de la relajación de carga de espacio también son parecidos en ambos materiales. La principal diferencia entre ellos, es la mayor capacidad de atrapamiento del Ultem 1000, que creemos que puede ser la causa de su menor rigidez dieléctrica.El modelo de Coelho ha resultado satisfactorio para la interpretación del efecto de la relajación de la carga de espacio en las medidas dieléctricas convencionales en ambas variedades de polieterimida. En ambos casos se ha obtenido una conductividad activada térmicamente, siendo en el caso del Ultem 5000 unos dos órdenes de magnitud mayor en el intervalo de temperaturas estudiado. En ambos casos el incremento de la conductividad con la temperatura se ha de atribuir a la movilidad creciente de los portadores, ya que se ha determinado que la concentración de portadores varía poco en dicho intervalo térmico.Por otro lado se han observado diferencias en el comportamiento de los electrodos. En el Ultem 5000 los electrodos se hallan completamente bloqueados, mientras que en el Ultem 1000 el bloqueo en los mismos es parcial. En ambos casos, el valor del factor de transparencia de los electrodos no parece depender de la temperatura, por lo que creemos que en el comportamiento de la unión metal-aislante es más determinante la naturaleza de los materiales que la temperatura.

Under mesoscopic conditions, strong electron-electron interactions and weak electron-phonon coupling in graphene lead to an hydrodynamic behaviour of electron dynamics, resulting in unusual transport phenomena. During the last years, there have been several theoretical studies of macroscopic signatures of this collective cooperation of electrons. Here, we want to distinguish this hydrodynamic regime studying the conductance through a narrow geometrical constriction in graphene. To do so, we have fabricated high-quality, low-disorder graphene nano-constriction devices encapsulated by hexagonal boron nitride, where electron-electron scattering dominates impurity scattering. We carried out systematic four-probe conductance measurements on devices with different constriction widths as a function of carrier density and temperature. The observation of quantum transport phenomena that are inconsistent with the non-interacting ballistic free-fermion model suggests a macroscopic transport signature of electron viscosity. n condiciones mesoscópicas, las fuertes interacciones electrón-electrón, junto con el débil acoplamiento electrón-fonón en grafeno, dan lugar a un comportamiento hidrodinámico de la dinámica electrónica que resulta en fenómenos de transporte inusuales. Durante los últimos años ha habido varios estudios teóricos acerca de indicios macroscópicos de esta cooperación colectiva de los electrones. Aquí, intentamos distinguir este régimen hidrodinámico estudiando la conductividad a través de una estrecha constricción geométrica en grafeno. Para hacerlo, hemos fabricado dispositivos con nano-constricciones en grafeno, de alta calidad y bajo nivel de desorden, encapsulados en nitruro de boro hexagonal, en los que la dispersión electrón-electrón domina la dispersión por impurezas. Se llevaron a cabo medidas sistemáticas de la conductividad con cuatro sondas, en dispositivos con distintas anchuras de constricción, en función de la densidad de portadores y de la temperatura. La observación de fenómenos cuánticos de transporte que no son consistentes con el modelo balístico de fermiones libres sin interacción sugiere un indicio de transporte macroscópico de la viscosidad electrónica. Les fortes interaccions electró-electró conjuntament amb el dèbil acoblament electró-fonó al grafè en condicions mesoscòpiques provoquen un comportament hidrodinàmic de la dinàmica electrònica que resulta en fenòmens de transport inusuals. Durant els últims anys hi ha hagut diversos estudis teòrics que buscaven indicis macroscòpics d'aquesta cooperació col·lectiva dels electrons. En aquest treball intentem distingir aquest règim hidrodinàmic estudiant la conductivitat a través d'una constricció geomètrica estreta de grafè. Per fer-ho, hem fabricat dispositius amb nano-constriccions de grafè d'alta qualitat i baix nivell de desordre, encapsulats en dispositius de nitrur de bor hexagonal, en els quals la dispersió electró-electró domina sobre la dispersió per impureses. Es van prendre mesures sistemàtiques de la conductivitat emprant quatre sondes, en dispositius amb diferent amplada de constricció, i en funció de la densitat de portadors i de la temperatura. L'observació de fenòmens quàntics de transport que no són consistents amb el model balístic de fermions lliures sense interacció suggereix un indici de transport macroscòpic de la viscositat electrònica.

Research in photovoltaic devices is focusing towards cost-effective technologies to compete with traditional energy sources. In this sense, silicon heterojunction (SHJ) solar cells have excelled owing to their high efficiency and low-temperature processing. Nevertheless, manufacture of conventional SHJ solar cells requires complex deposition systems that involve the use of hazardous gases. Recently, alternative materials have demonstrated good charge-carrier selectivity on silicon. Concretely, oxides of transition metals such as tungsten, molybdenum or vanadium are very effective hole-selective contacts. Furthermore, these materials can be easily deposited by thermal evaporation or sputtering. Several studies have reported successful performance of thermal evaporated transition metal oxides (TMO's) acting as selective contacts. However, a parametrizable deposition technique such as sputtering is more suitable for industrial applications. For this reason, research is needed to be carried out for sputtered TMO's. In this project, molybdenum oxide layers have been deposited by sputtering on crystalline silicon wafers. These layers have been characterized, focusing on composition, structure, and optoelectronic properties. Additionally, solar cell test devices have been fabricated and characterized in order to evaluate the performance of these layers. Actualmente, la investigación en dispositivos fotovoltaicos se centra en el desarrollo de tecnologías que sean económicamente rentables para poder competir con las fuentes de energía tradicionales. En este sentido, las células solares de heterounión basadas en silicio han destacado por su alta eficiencia y baja temperatura de fabricación. No obstante, la producción de células solares de heterounión de silicio requiere el uso sistemas de depósito complejos en los que se utilizan gases peligrosos. Recientemente, algunos materiales alternativos han demostrado tener buenas propiedades de selectividad de portadores de carga en silicio. En concreto, los óxidos de metales de transición como el tungsteno, el molibdeno o el vanadio son muy efectivos en el papel de contactos selectivos de huecos. Además, estos materiales pueden ser depositados fácilmente por evaporación térmica o pulverización catódica (sputtering). Diferentes estudios han demostrado la buena selectividad de portador de carga de los óxidos de metales de transición depositados por evaporación térmica. Sin embargo, la pulverización catódica es una técnica de depósito mucho más adecuada para aplicaciones industriales debido a su parametrizabilidad. Per este motivo, es necesario investigar el funcionamiento de los óxidos de metales de transición depositados por pulverización catódica actuando como contactos selectivos. En este proyecto, se han depositado capas de óxido de molibdeno por pulverización catódica en obleas de silicio cristalino. La composición, estructura y propiedades optoelectrónicas de estas capas finas han sido caracterizadas. Adicionalmente, se han fabricado i caracterizado células solares de test para evaluar el funcionamiento de estas capas. Actualment, la recerca en dispositius fotovoltaics es centra en el desenvolupament de tecnologies econòmicament rentables per tal de poder competir amb les fonts d'energia tradicionals. En aquest sentit, les cèl·lules solars d'heterojunció basades en silici han destacat per la seva alta eficiència i baixa temperatura de fabricació. Malauradament, la fabricació de cèl·lules d'heterojunció de silici requereix sistemes de dipòsit complexes en què s'utilitzen gasos perillosos. Recentment, alguns materials alternatius han demostrat tenir bones propietats de selectivitat de portadors de càrrega en silici. En concret, òxids de metalls de transició com el tungstè, el molibdè o el vanadi són molt efectius com a contactes selectius de forats. A més, aquests materials es poden dipositar fàcilment amb evaporació tèrmica i polvorització catòdica (sputtering). Diferents estudis han demostrat un bon comportament de selectivitat de portador de càrrega amb òxids de metalls de transició dipositats evaporació tèrmica. Tot i això, la polvorització catòdica és una tècnica de dipòsit molt més aplicable a la indústria a causa de la seva parametritzabilitat. Per aquest motiu, cal dur a terme recerca per estudiar el funcionament dels òxids de metalls de transició dipositats per polvorització catòdica com a contactes selectius. En aquest projecte, s'han dipositat capes d'òxid de molibdè per polvorització catòdica en oblies de silici cristal·lí. La composició, estructura i propietats optoelectròniques d'aquestes capes fines s'han caracteritzat. Addicionalment, s'han fabricat i caracteritzat cèl·lules solars de prova per avaluar el funcionament d'aquestes capes.