Tesis doctorales de la Escuela Internacional de Doctorado de la URJC desde el curso 2024/25
Optimización y Caracterización de Láminas de Nitruro de Cobre como Semiconductor Sostenible frente a Materiales Críticos para Aplicaciones Tecnológicas
Autor
RODRÍGUEZ TAPIADOR, MARIA ISABEL
Director
FERNANDEZ RUANO, SUSANA MARIA
Fecha de depósito
23-09-2025
Periodo de exposición pública
24 de septiembre a 7 de octubre de 2025
Fecha de defensa
Sin especificar
Programa
Tecnologías industriales, Química, Ambiental, Energética, Electrónica, Mecánica, y de los materiales
Mención internacional
Solicitada
Resumen
En el contexto actual de crisis energética y de necesidad urgente de soluciones sostenibles, la búsqueda de nuevos materiales funcionales que sean eficientes, abundantes y respetuosos con el medio ambiente es una prioridad en el desarrollo de tecnologías limpias. Muchos de los materiales semiconductores utilizados hoy en día para la conversión de energía, sensores o recubrimientos avanzados presentan limitaciones importantes, como el uso de elementos tóxicos, escasos o costosos. Ante este panorama, el nitruro de cobre (Cu₃N) comienza a emerger como una alternativa prometedora, gracias a su composición basada en elementos abundantes, su carácter no tóxico, y su versatilidad funcional.
Esta tesis doctoral se centra en el estudio y desarrollo de películas delgadas de Cu₃N obtenidas mediante una técnica de fabricación industrialmente escalable, la pulverización catódica. El objetivo principal es entender cómo las condiciones del proceso influyen en la estructura, la composición y las propiedades del material, y cómo esas propiedades se pueden ajustar para que el material cumpla funciones específicas para poder ser implantado en diferentes aplicaciones tecnológicas.
A lo largo del trabajo se han evaluado los parámetros de síntesis como la presión, la temperatura del sustrato o la potencia aplicada y se han utilizado múltiples técnicas de caracterización para estudiar el comportamiento del material. Los resultados muestran que es posible controlar su estructura interna, su capacidad para absorber luz o conducir electricidad, y su estabilidad en diferentes entornos. Asimismo, se ha analizado el papel que desempeña la naturaleza metaestable del Cu₃N, observándose fenómenos como la reemisión de nitrógeno a temperaturas elevadas, que afectan a su estructura y funcionalidad, y que depende de las condiciones de crecimiento y del tratamiento térmico. En la parte final de la tesis se exploran tres aplicaciones concretas del Cu₃N. La primera es su uso como fotodetector, aprovechando su sensibilidad a la luz visible. La segunda, como recubrimiento funcional sobre tejidos, generando superficies hidrofóbicas sin recurrir a compuestos fluorados contaminantes. Y la tercera consiste en su integración como electrodo en dispositivos que permiten convertir la energía solar en hidrógeno, una forma limpia de almacenamiento energético.
Este trabajo pone de manifiesto el valor del Cu₃N como un material funcional con propiedades ajustables y comportamiento estable bajo condiciones controladas, abriendo nuevas vías para su integración en tecnologías limpias y sostenibles.
