Revista mexicana de física

Técnica fotoacústica aplicada a la determinación de propiedades térmicas de muestras de silicio poroso

La técnica fotoacústica es una técnica que estudia la interacción de la radiación con la materia a través de un fenómeno conocido como efecto fotoacustico. En este trabajo, mediante el ajuste teórico de medidas experimentales de la amplitud de la señal fotoacústica, se determinaron los valores de efusividad térmica efectiva de muestras de silicio poroso crecidas sobre sustratos de silicio tipo-n (100) de diferentes valores de resistividad en el intervalo 1 -25 Ω cm. Las muestras se fabricaron a temperatura ambiente en un bano electrolítico formado por una mezcla de ácido fluorhídrico al 48 % y etanol absoluto en relación 1:1 en volumen, bajo condición potenciostática (20 V), con un tiempo de ataque de 2 minutos e iluminación trasera mediante un láser con longitud de onda de 808 nm. Los valores obtenidos de la efusividad térmica efectiva de las muestras porosas disminuyeron con respecto al correspondiente valor del silicio monocristalino, esta disminución puede ser atribuida a la restricción del camino libre medio de los fonones de la red en el silicio poroso.

The photoacoustic technique is a technique that studies the radiation-matter interaction through a well-known phenomenon as photoacoustic effect. In this work using a theoretical fitting of the photoacoustic signal amplitude the effective thermal effusivity of porous silicon samples was determined. The porous samples were obtained by means of photoelectrochemical etching of (100) n-type silicon wafers with different resistivity values, all in the range of 1 -25 Ω cm. The samples were formed at room temperature in an electrolytic bath composed by a mixture of hydrofluoric acid (48 %) and ethanol having a composition ratio of 1:1 in volume under potentiostatic condition (20 V) and an etching time of 2 minutes using back illumination provided by a laser beam with a wavelength of 808nm. The obtained values for the effective thermal effusivity of the porous samples diminished respect to the corresponding value of single-crystalline silicon, this decrease can be attributed to the restriction of the mean free path of phonons in the porous network.

Desarrollo de celdas lógicas por medio del espacio de estados en un sistema bidimensional

Este artículo presenta la construcción de las celdas lógicas básicas OR y AND en un sistema bidimensional por medio del espacio de estados. Se analiza el caso particular de un sistema lineal estable con valores propios distintos.

This work shows the construction of the basic logic OR and AND gates in a bidimensional system with the use of the state space. The particular case of a stable linear system with distinct eigenvalues is analyzed.

Evolutionary Associative Memories Through Genetic Programming

Associative Memories (AMs) are useful devices designed to recall output patterns from input patterns. Each input-output pair forms an association. Thus, AMs store associations among pairs of patterns. An important feature is that since its origins AMs have been manually designed. This way, during the last 50 years about 26 different models and variations have been reported. In this paper, we illustrate how new models of AMs can be automatically generated through Genetic Programming (GP) based methodology. In particular, GP provides a way to successfully facilitate the search for an AM in the form of a computer program. The efficiency of the proposal was conducted by means of two tests based on binary and real-valued patterns. The experimental results show that it is possible to automatically generate AMs that achieve good results for the selected pattern recognition problems. This opens a new research area that allows, for the first time, synthesizing new AMs to solve specific problems.

Las memorias asociativas (AMs) son estructuras matemáticas específicamente diseñadas para recuperar patrones de entrada con patrones de salida. Cada par asociado (entrada-salida) forma una asociación, es así que la AM almacena las asociaciones entre los pares. Desde sus orígenes las AMs han sido diseñadas manualmente, y durante los últimos 50 años se han reportado un aproximado de 26 modelos de AMs con sus variantes. En este trabajo mostramos un nuevo modelo de AMs que es generado de forma automática por medio de Programación Genética. Este trabajo abre una nueva área de investigación que permite por primera vez sintetizar nuevas AMs para resolver problemas específicos. Para probar la eficiencia de nuestra propuesta la hemos aplicado para los casos de patrones en valores binarios y reales. Los experimentos muestran que es posible la generación automática de AMs para alcanzar buenos resultados para algunos problemas comunes del área de reconocimiento de patrones.

An exact solution of delay-differential equations in association models

In modeling automatic engines, like in physiological or biological systems or ecology dynamics, oftently is necessary to include delay effects in the equations. This effect is related to reaction or transfer times and can be extended to the spatial case, for example, in cases such as the influence in local green biomass density due to dispersal of seeds. Spatial delay effects are present in liquid mixtures models such as the Cummings-Stell model (CSM) for associating molecules: in a series of publications they solve, for particular cases, an equation with spatial delay that must be satisfied by an auxiliary (Baxter's) function. In this paper, we present an analytical and general solution of the first order Delay-Differential Equation (or Differential-Difference Equation) DDE, for the auxiliary Baxter's function that appears in the CSM. A n-partition of the domain leaves a set of DDE's defined in the subintervals. We use recursive properties of these auxiliary functions and a matrix composed by differential and shift operators (MDSO) in order to obtain the solution of the original problem with an arbitrary value of n. The problem of solving spatial DDE's is common to other models of associative fluids, such as homogeneous and inhomogeneous mixtures of sticky shielded hard spheres, or models of chemical ion association and dipolar dumbbells and polymers. In all the cases the location of the potential, L = mσ/n, has different physical effects.

En la modelación de máquinas automáticas, sistemas fisiológicos o biológicos, así como en dinámica de ecosistemas se hace necesario, muchas veces, incluir una corrección en las ecuaciones diferenciales correspondientes. Esta corrección consiste en la inclusión de un tiempo de "retraso" que está relacionado con tiempos de reacción o de transferencia, la cual puede hacerse para el caso espacial también. Por ejemplo, en el caso en el que la densidad de biomasa vegetal local se ve afectada por la dispersión de semilla en otro sitio. En otros modelos se ha incluido un "retraso" espacial como es el caso del modelo de moléculas reactivas de Cummings y Stell (CSM): en una serie de artículos ellos resuelven, para casos particulares, una ecuación con corri- miento (o "retraso") espacial que debe ser satisfecha por la función auxiliar de Baxter. En este trabajo presentamos una solución general y analítica para la ecuación diferencial con corrimiento (Delay Differential Equation) de la función auxiliar de Baxter que aparece en el CSM. Una partición de tamaño n del intervalo de interés lleva a la formulación de un sistema de ecuaciones diferenciales (DDE) definidas en los subintervalos. Usando propiedades recursivas y una matriz de operadores diferenciales y de "corrimiento" (MDSO) se obtiene una solución analítica del problema original para n arbitrario. El problema es común a otros modelos de fluidos reactivos tales como mezclas homogéneas e inhomogéneas de esferas duras con potencial interno de pegado. Lo mismo para asociación iónica, mancuernas dipolares y polímeros. En todos los casos el sitio del potencial de pegado, L = mσ/n, ocasiona diferentes efectos físicos.

Ecuación de estado cúbica para un fluido simple

En este trabajo se presenta un método para construir la ecuación de estado cúbica de una substancia pura. La ecuación de estado se determina con los valores de la presión P, el volumen molar v y la temperatura T en dos estados, a saber, el punto crítico y el vapor saturado a temperatura T/Tc = 0.7 (en donde Tc es la temperatura crítica). La ecuación resultante es única para cada substancia y, en general, diferente a otras ecuaciones de estado cúbicas conocidas en la literatura.

In this work, a method to build the Cubic Equation of State of a pure substance is presented. The Equation of State is determined with the values of the pressure P, the molar volume v, and the temperature T in two states, namely, the critical point and the saturated vapor at temperature T/Tc = 0.7 (where Tc is the critical temperature). The resulting Equation is unique for each substance and, in general, different to other known Cubic Equation of State in the literature.

Impact of the base doping concentration on the transport mechanisms in n-type a-SiGe:H/p-type c-Silicon Heterojunctions

The charge transport mechanisms occurring in n-type a-SiGe:H on p-type c-Si heteroj unctions were determined by analyzing the temperature dependence of the current-voltage characteristics in structures with four different peak base doping concentrations (N B = 1 x 10(15), 7 x 10(16), 7 x l0(17) and 5 x lO18 cm-3). From the experimental results, we observed that at low forward bias (V< 0.45V) the current is determined by electron diffusion from the n-type amorphous film to the p-type c-Si for the heterojunction with N B = 1 x 10(15)cm-3, whereas the Multi-Tunneling Capture Emission (MTCE) was identified as the main transport mechanism for the other base doping concentrations. On the other hand, at high forward bias (V> 0.45V), the space charge limited current effect became the dominant transport mechanism for all the measured devices. Under reverse bias the transport mechanisms depends on the peak base doping, going from carrier generation inside the space charge region for the lowest doping, to hopping and thermionic field emission as the base doping concentration is increased.

Heterouniones de a-SiGe:H tipo-n sobre silicio cristalino tipo-p con cuatro diferentes concentraciones pico en la base (l x lO15, 7 x lO16, 7 x l0(17) y 5 x lO18 cm-3) fueron fabricadas y caracterizadas. Los mecanismos de transporte se determinaron por medio de sus curvas características de corriente vs voltaje en función de la temperatura. El análisis de los resultados muestra que a bajos voltajes de polarización directa (V< 0.45V) en la heterounión con la menor concentración pico la corriente es determinada por la difusión de electrones del a-SiGe:H tipo-n hacia el silicio cristalino tipo-p. Mientras que el multituneleo captura-emisión (MTCE) es el principal mecanismo de transporte en las otras heterouniones. A altos voltajes de polarizacion directa (V> 0.45V) el efecto de corriente limitada por carga espacial (SCLC) es el mecanismo de transporte dominante en todos los dispositivos caracterizados. El incremento en la concentración de dopantes en la base, además, causa un aumento en la corriente inversa.

Esfuerzo triaxial ideal de Ti, Zr y Hf con estructura fcc: un estudio de primeros principios

A temperatura y presión ambiente el Ti, Zr y Hf cristalizan en la fase hexagonal compacta. Recientemente se ha reportado que estos elementos son élasticamente metaestables [14] en la estructura cúbica centrada en las caras (fcc). En este trabajo presentamos el esfuerzo triaxial ideal de los metales Ti, Zr y Hf con estructura fcc, obtenido mediante cálculos de primeros principios usando la teoría del funcional de la densidad. Se usó la aproximación de gradiente generalizado y local de la densidad para la energía de intercambio-correlación, además para la interacción electrón-núcleo se emplearon pseudopotenciales. A partir del cálculo de la energía total para cada elemento, se obtuvieron parámetros de red, módulos de compresibilidad, de corte y Young, así como también constantes de elasticidad en ausencia de esfuerzo y como función del esfuerzo aplicado. En el estado de mínima energía, se obtiene buen acuerdo de los parámetros de red y constantes de elasticidad con datos experimentales. Mediante los criterios de Born-Wang estudiamos la resistencia mecánica ideal a compresión de cada elemento. Los valores de los esfuerzos máximos (15, 13.5 y 22.8 GPa para Ti, Zr y Hf, respectivamente) se explican en términos de la densidad de estados y densidad de carga a nivel de Fermi.

At room temperature and zero pressure Ti, Zr and Hf crystallize in the hexagonal close-packed phase. Recent reports have shown that these elements are elastically metastable [14] in the structure face-centered cubic (fcc). We present the ideal triaxial strength of Ti, Zr and Hf metals with fcc structure, obtained by first principles calculations using the Density Functional Theory. It was used the Generalized Gradient Approximation and Local Density Approximation for exchange-correlation energy and the electron-nucleus interaction we use pseudopotentials. From the calculation of total energy for each element were obtained lattice parameters, bulk, shear and Young modulus, as well as elastic constants in the absence of stress and as a function of applied stress. In the ground state, we obtain good agreement in lattice parameters and elastic constants with experimental data. From the Born-Wang criteria we studied the ideal mechanical resistance to compression of each element. The maximum values of the stress (15, 13.5 and 22.8 GPa for Ti, Zr and Hf, respectively) are explained in terms of the density of states and charge density at the Fermi level.

Recursive parametrization of quark flavour mixing matrices

We examine quark flavour mixing matrices for three and four generations using the recursive parametrization of U(n) and SU(n) matrices developed earlier. After a brief summary of the recursive parametrization, we obtain expressions for the independent rephasing invariants and also the constraints on them that arise from the requirement of mod symmetry of the flavour mixing matrix.

Las matrices de mezcla de sabor de quarks para tres y cuatro generaciones son examinadas usando la parametrización recursiva de las matrices U(n) y SU(n) desarrolladas con anterioridad. Después de un breve resumen de la parametrización recursiva, se obtienen las expresiónes para los invariantes independientes de un cambio de fase y las restricciónes sobre estos que se producen del requerimiento de que la matriz de mezcla de sabor sea modulo simétrica.

A generalized rule of average for glow peak temperature of ternary alkali halide systems

The anion composition dependence of the characteristic glow peak temperature of europium doped KCl0.50KBr0.25RbX0.25:Eu2+ (X=Cl, Br) mixed crystals are studied. Each material shows a thermoluminescence glow curve consisting of two main glow peaks with a temperature is between KCl:Eu2+ and KBr:Eu2+. The most intense is related to the F center destruction as occur in the case of KCl:Eu2+ crystals and its characteristic temperature depends strongly on the halogen composition. This behavior confirms that the temperature of the F-H centers recombination in this type of materials depends more on the proportion of anions. From these results, a generalized rule to obtain the temperature from averaging the characteristic temperature as function of the composition is discussed.

Se estudia la dependencia de la temperatura en la curva de brillo con la composición de los aniones en mezclas cristalinas impurificadas con Europio: KCl0.50KBr0.25RbX0.25:Eu2+ (X = Cl, Br). Cada material muestra una curva de brillo termoluminiscente consistente en dos picos de brillo principales con temperatura entre la del KCl:Eu2+ y la del KBr:Eu2+. El pico más intenso está relacionado con la destrucción del centro F, como ocurre en el caso de cristales de KCl:Eu2+ y su temperatura característica depende fuertemente de la composición del halogeno. El comportamiento confirma que la temperatura de la recombinación de los centros F-H en este tipo de materiales depende en gran medida de la proporción de los aniones. De estos resultados se propone una regla generalizada para obtener la temperatura, promediando la temperatura característica en función de la composición.

Finite photonic lattices: a solution using characteristic polynomials

We give an analytic solution for the propagation of light in a finite waveguide array when the interaction coefficients are constant. We show how to excite the different sites to allow propagation without perturbation.

Se presenta una solución analítica para la propagación de la luz en un arreglo finito de guías de onda cuando los coeficientes de la interacción son constantes. Mostramos como excitar los diferentes lugares para permitir una propagación sin perturbación.

Propiedades eléctricas, ópticas y estructurales de películas delgadas de SnO₂ nanoestructuradas, depositadas a partir de acetilacetonatos

Películas delgadas de oxido de estaño (S11O2). Fueron depositadas mediante la técnica de rocío pirolítico ultrasonico. Las películas se depositaron sobre substratos de vidrio empleando dicloruro de acetilacetonato de estaño [(C5H8O2)2SnCl2] como material fuente y N, N-DMF como solvente, a temperaturas de 400 a 550° C. Se presentan las propiedades ópticas, eléctricas y estructurales de las películas obtenidas utilizando un precursor organometálico.

Tin oxide (SnO2) thin films, were deposited using ultrasonic spray pyrolysis technique. The films were deposited on glass substrates using tin acetylacetone dichloride [(C5H8O2)2SnCl2], as raw material, and, N, N-DMF as solvent, at temperatures from 400 to 550°C. The optical, electric and structural properties of thin films obtained using an organometalic precursor are presented.

Ab initio study of structural, electronic and magnetic properties of iron clusters Fe_n (n=2-13)

Structures, binding energies, and magnetic moments of Fe n (n = 2-13) clusters have been obtained by pseudopotential density functional theory. A Troullier-Martin scheme was used to generate the iron's pseudopotential and we have successfully reproduced results (lattice constant and magnetic moment) for the bulk BCC iron. The results indicate that the magnetic moment per atom varies slowly around a mean value 3.0μB /atom. With increasing atom number the mean binding energy monotonically decreases.

En este trabajo se obtienen estructuras de energías de enlace y momentos magnéticos de cúmulos de Fe n (n = 2-13) mediante la teoría funcional de la densidad con pseudopotenciales. Se usó el esquema de Troullier-Martin para generar el pseudopotencial del fierro, lo que ha permitido reproducir resultados exitosamente (constante de red y momento magnético) para el fierro en configuración BCC. Los resultados indican que los momentos magnéticos por átomo varían lentamente alrededor del valor central de 3.0μB/atom. Al incrementar el numero atomico la energía central de enlace decae monotonamente.

Propiedades ferroeléctricas de películas delgadas de GeSbTe

El objetivo de este trabajo es investigar y comparar las propiedades ferroeléctricas de películas delgadas de Ge4Sb1Te5 (con propiedades ferroeléctricas bien definidas) y Ge2Sb2Te5 usando técnicas de impedancia, reflexión óptica, XRD, DSC y de microscopia de fuerza por piezorrespuesta. La dependencia de la capacitancia con la temperatura en ambos materiales muestra un cambio abrupto a la temperatura que corresponde a la transición ferroeléctrico-paraeléctrico y la dependencia tipo Curie-Weiss. En las películas de Ge2Sb2Te5 esta transición corresponde al fin de la transformación de la estructura tipo NaCl a la hexagonal. La microscopia de fuerza por piezorespuesta halló dominios ferroeléctricos de dimensiones aproximadamente iguales a la de los granos.

The aim of this work is to investigate and compare ferroelectrical properties of thin GeSbTe films with composition Ge4Sb1Te5 (with well defined ferroelectrical properties) and Ge2Sb2Te5 using impedance, optical reflection, XRD, DSC and Piezoresponse Force Microscopy techniques. The temperature dependence of the capacitance in both materials shows an abrupt change at the temperature corresponding to ferroelectric-paraelectric transition and the Curie-Weiss dependence. In Ge2Sb2Te5 films this transition corresponds to the end from a NaCl-type to a hexagonal transformation. Piezoresponse Force Microscopy measurements found ferroelectric domains with dimension approximately equal to the dimension of grains.

Structural evolution of Ni-20Cr alloy during ball milling of elemental powders

The ball milling (BM) of blended Ni and Cr elemental powders was carried out in a Simoloyer performing on high-energy scale mode at maximum production to obtain a nanostructured Ni-20Cr alloy. The phase transformations and structural changes occurring during mechanical alloying were investigated by X-ray diffraction (XRD) and optical microscopy (OM). A gradual solid solubility of Cr and the subsequent formation of crystalline metastable solid solutions described in terms of the Avrami-Erofe'ev kinetics model were calculated. The XRD analysis of the structure indicates that cumulative lattice strain contributes to the driving force for solid solution between Ni and Cr during BM. Microstructure evolution has shown, additionally to the lamellar length refinement commonly observed, the folding of lamellae in the final processing stage. OM observations revealed that the lamellar spacing of Ni rich zones reaches a steady value near 500 nm and almost disappears after 30 h of milling.

La molienda por bolas (MB) de la mezcla de polvos elementales Ni y Cr se realizó en un Simoloyer con una configuración de alta energía cinetica y máxima capacidad de producción, el propósito fue obtener una aleación nanoestructurada Ni-20Cr. Las transformaciónes de fase y los cambios estructurales llevados a cabo durante el aleado mecánico se investigaron utilizando las técnicas de difracción de rayos-X (DRX) y microscopía óptica (MO). Para el comportamiento cinético de la mezcla NiCr, pudo utilizarse el modelo cinético de Avrami-Erofe'ev para ajustar los datos experimentales de la solubilidad sólida del Cr y determinarse de esta manera un estado metaestable al aproximarse a la aleación Ni-20Cr. Los análisis de DRX indican que el almacenamiento de energía mecánica como deformación plástica contribuye con las fuerzas impulsoras para llevarse a cabo la solución sólida Ni(Cr) durante la MB. La evolución microestructural presentó un refinamiento adicional en la longitud de las laminillas concerniente a un doblamiento de las mismas en la etapa final del procesamiento. Las observaciones por MO revelaron que el espaciamiento laminar correspondiente a las zonas ricas en Ni alcanza un valor estable cercano a los 500 nm, y es casi despreciable después de 30 h de molienda.