Epitaxia a capas atómicas de semiconductores II-VI por sublimación isotérmica a distancia cercana

 O. de Melo y E. M. Larramendi,  Facultad de Física, Universidad de La Habana, omelo@fisica.uh.cu .................................................................................................. 3

Resumen. En este trabajo se reportan los resultados obtenidos en el crecimiento auto- regulado de semiconductores del tipo II-VI usando la sublimación a corta distancia. Lo que distingue el uso de este método es en primer lugar el hecho de que la sublimación ocurre a partir de fuentes elementales a las cuales se expone el substrato alternativamente y en segundo que todo el sistema se encuentra a la misma temperatura. Es esta última condición la que garantiza el mecanismo de autorregulación. En efecto, en condiciones isotérmicas, la fuerza motriz del crecimiento puede ser únicamente la diferencia de composición entre fuente y superficie de crecimiento. Una vez eliminada esta diferencia, el crecimiento se detiene. Con este método se han obtenido capas de los compuestos ZnTe y, CdTe y de las aleaciones Zn_xCd_1-xTe. Se discuten en el trabajo la influencia de los diferentes parámetros en los mecanismos de regulación. Así mismo se analiza la influencia del uso de diferentes gases de transporte. Las capas obtenidas son epitaxiales como se concluye del análisis de los patrones de difracción de electrones y de Rayos X y también de las imágenes de Microscopía Electrónica de Alta Resolución. La razón de crecimiento en término de monocapas por ciclo varía en dependencia de los tiempos de exposición a las fuentes elementales y de otros parámetros de crecimiento. Esta dependencia es discutida ampliamente en el trabajo.

Abstract. In this work, the results on the self regulated growth of II- VI semiconductors using the Closed Space Sublimation technique are reported. The main features of the method are: i) the sublimation occurs by exposing the substrate to elemental sources alternately; ii) the whole system is at the same temperature. This last condition warrants the self regulation mechanism. In fact, in isothermal conditions, the driving force for the growth can only be due to the difference in composition between the source and the growth surface. Once that difference is eliminated, the growth stops. With this method, films of ZnTe, CdTe compounds and Zn_xCd_1-xTe alloys have been obtained. The influence of different parameters in the regulation mechanism is discussed, as well as the use of different transport gases. Epitaxial films were obtained as can be concluded from x- Rays and electron diffraction patterns as well as from high resolution electron microscopy images. The growth rate in terms of monolayers per cycle varies depending of the exposure times and other growth parameters. This dependence is discussed in this work.

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La aproximación LDA+U en sus versiones: HMD, SIC, AMF(DFT) y ¿una cuarta versión la LDA+U^(d+p)?

E. Chigo Anota y J. F. Rivas Silva^a ; Facultad de Ingeniería Química-Benemérita Universidad Autónoma de Puebla, Av. San Claudio y 18 sur,  Ciudad Universitaria. 72570. Puebla, Pue., México; echigoa@sirio.ifuap.buap.mx. a) Instituto de Física "Luis Rivera Terrazas"-Benemérita Universidad Autónoma de Puebla, Apdo. Postal J-48. Ciudad Universitaria, 72570. Puebla, Pue.,México;  rivas@sirio.ifuap.buap.mx  ................................................................................. 12

Sumario. Continuamos con la  revisión  realizada por E. Chigo-Anota y J. F. Rivas Silva (Rev. Mex. Fís. E 50(2), 88 (2004)) en donde se describen las características de la aproximación LDA+U (Local Density Approximation +Hubbard correction term) desarrollada por Vladimir Anisimov et al., (Phys. Rev. B 44, 943 (1991)),  la cual hace correcciones a la aproximación LDA (Local Density Approximation) de la teoría DFT (Density Functional Theory) para el tratamiento de sistemas fuertemente correlacionados. Aquí se describen las correcciones conocidas como LDA+U^HMF, LDA+U^SIC y LDA+U^{AMF o DFT} y una cuarta versión llamada LDA+U^(d+p).

Abstract. We continue the review accomplished by E. Chigo Anota and J. F. Rivas Silva (Rev. Mex. Fís. E 50(2), 88 (2004)) where the characteristics presented by the approximation LDA+U (Local Density Approximation +Hubbard correction term) are described. Such method was developed by Vladimir Anisimov et al.,(Phys. Rev. B 44, 943 (1991)), which one makes corrections to the LDA (Local Density Approximation) approximation of the DFT (Functional Density Theory) theory for the systems treatment of strongly correlated systems. We described here the corrections known as LDA+U^HMF, LDA+U^SIC and LDA+U^{AMF or DFT}, and a fourth version called LDA+U^(d+p). 

Effective properties of periodic or non-periodic multilayered thermopiezoelectric composites

Esperanza García Santoyo^a, Leonardo Cortés Carrasquero^a , Raúl Martínez Rosado^b, Federico J. Sabina^c, Reinaldo Rodríguez Ramos^a, Julián Bravo Castillero^a. ^a Facultad de Matemática y Computación, Universidad de La Habana, San Lázaro y L, Vedado, Habana 4, CP 10400, Cuba, jbravo@matcom.uh.cu, ^bInstituto Superior de Estudios Superiores de Monterrey, Campus Estado de México, Escuela de Ingeniería y Computación, Apartado Postal 52-926, Estado de México, México, ^cInstituto de Investigaciones en Matemáticas Aplicadas y Sistemas, Universidad Nacional Autónoma de México. Delegación Álvaro Obregón, México 01000, D. F., México. ................................................ 20

Sumario. Aplicando el Método de Homogeneización Asintótica se obtienen fórmulas analíticas exactas para todas las propiedades efectivas de compuestos termo-piezoeléctricos formados por cualquier número finito de láminas.  Se muestran cálculos numéricos para ilustrar la relevancia de estos resultados en aplicaciones al diseño de transductores para imágenes biomédicas e hidrófonos.

Abstract. Exact analytical formulae for the effective properties of periodic multilayered thermopiezoelectric composites are derived using the asymptotic homogenization method. The general expressions are also valid for plate laminated composites, i.e., a plate bounded by traction-free plane surfaces. Numerical calculations are shown to illustrate the relevance of these results in transducer biomedical imaging and hydrophone applications.

Determinación del espesor e índice de refracción de capas delgadas epitaxiales de Cd_xZn_(1-x)Se a partir de espectros de reflectancia

 Liliana O. Martínez-Martínez, Erick M. Larramendi y Osvaldo de Melo,  Facultad de Física, Universidad de La Habana, Colina Universitaria, 10400, La Habana, Cuba; omelo@fisica.uh.cu, erickla@fisica.uh.cu .................................... 25

Sumario. En este trabajo se reporta el cálculo de espesores e índices de refracción para capas delgadas y epitaxiales de Cd_xZn_(1-x)Se usando sus espectros de reflectancia. El uso de una función de ajuste con un argumento oscilatorio similar al del coeficiente de reflectividad de la heterostructura permitió simplificar el análisis de los espectros de reflectancia. El espesor de las capas se obtuvo considerando los datos del índice de refracción con la energía del fotón y la composición de la aleación reportados por Suzuki et al.¹. Para este calculo sólo se consideró la región espectral que ha sido confirmada experimentalmente (región de transparencia de la aleación por encima de 1.4 eV). Además, se comprueba que la ley de dispersión del índice de refracción de las capas delgadas epitaxiales de Cd_xZn_(1-x)Se se puede expresar con buena aproximación en términos de una relación empírica similar al modelo del oscilador simple efectivo de Wemple - DiDomenico para toda la región de transparencia; y se presenta la extrapolación de esta ley para todo el rango de composición de la aleación. Estos resultados facilitarán el análisis y diseño de dispositivos optoelectronicos en base a capas delgadas de esta aleación. 

Abstract. Calculations of thickness and refraction index of epitaxial thin films of Cd_xZn_xSe by means of the reflectance spectra are reported in this work. The experimental reflectance spectra were analyzed and fitted using a simple function with the same oscillatory argument of the reflectivity coefficient of the heterostructure. The thickness of the layers was calculated considering the data of the refraction index in function of the photon energy and alloy composition reported by Suzuki et al.¹ and the interference extremes within transparency region above 1.4 eV. It was confirmed that the dispersion law of the refractive index of epitaxial thin films of Cd_xZn_xSe can be expressed in terms of an empiric relationship similar to the Wemple - DiDomenico single oscillator model with good approximation in the whole transparency region. These results could facilitate the analysis and design of optoelectronic devices based on thin layers of this alloy.

Utilidad de la espectroscopia de impedancias para la determinación de la composición corporal en humanos

A. Peláiz-Barranco^a, E. Barranco-Hernández^b, O. García-Zaldívar^a, I. González-Carmenate^a y Ch. Magrans-Buch^c;  pelaiz@fisica.uh.cu;  a) Facultad de Física-Instituto de Ciencia y Tecnología de Materiales, Universidad de La Habana. San Lázaro y L, Vedado. La Habana 10400, Cuba. b) Servicio de Nefrología, Hospital “Hermanos Ameijeiras”. Ciudad de La Habana, Cuba. c) Instituto de Nefrología “Abelardo Buch López”. Ciudad de La Habana, Cuba.  .................. 30

Sumario: La determinación de la composición corporal es muy importante para el análisis de la hidratación y nutrición en humanos. El paciente en hemodiálisis suele sufrir importantes variaciones de su hidratación y deterioro nutricional que repercute negativamente en su calidad de vida. Actualmente la técnica de bioimpedancia (espectroscopia de impedancias) muestra gran utilidad para estos estudios, sobre otras técnicas tradicionales, por ser un método simple, confiable, no invasivo y barato. Este trabajo presenta el estudio realizado en 20 personas sanas aplicando una corriente de 800 microamperes en un intervalo de 5-200 kHz. Los resultados se modelaron satisfactoriamente y se determinaron los parámetros físicos, posteriormente asociados a los parámetros clínicos de interés. Se obtuvieron resultados acordes a los reportados en la literatura, permitiendo validar el estudio realizado sobre la composición corporal con vistas a su aplicación en pacientes en hemodiálisis para su mejor evaluación clínica y la adecuación de su tratamiento.

Abstract. Measurements of body composition have become as important procedure in hydrate and nutrition assessments. The patients in hemodialysis usually suffer important variations of their hydrate and nutritional deterioration that rebounds negatively in their quality of life. Today, the bioimpedance technique (impedance spectroscopy) shows a better utility for these studies than that of other techniques because it is a simple, cheap, safe and noninvasive method. This paper presents the study carried out in 20 healthy people by using this technique, applying 800 microamperes of current in a wide frequency range (5-200 kHz). The experimental results showed a good agreement with the theoretical values, obtained by using the Cole-Cole representation. The physical parameters were determined and later associated to the clinical parameters. The clinical parameters showed a good agreement with previous reports, which validate this kind of study to be applied to patients in hemodialysis in order to make a better clinical analysis of them.

Efecto del cromo (Cr) sobre las propiedades eléctricas en el sistema PZT modificado con estroncio y cromo

J. Costa Marrero, A. Suárez-Gómez^a, J. M. Saniger Blesa^a y F. Calderón-Piñar^b; Centro de Ultrasónica ICIMAF, Calle 15 #551 e/ C y D Vedado, Ciudad de La Habana 10400, Cuba; jacqueline@icmf.inf.cu, a) CADET, UNAM, Circ. Exterior s/n, A.P. 70-186 Ciudad Universitaria, C.P. 04510 México D.F., b) Facultad de Física/IMRE, San Lázaro y L, Universidad de la Habana 10400, Cuba............................................................................................................. 35

Sumario. En todos los ferroeléctricos, utilizados como capacitores o transductores, el estudio de la conductividad eléctrica es muy importante ya que las propiedades físicas asociadas son dependientes del orden y naturaleza de la conductividad en estos materiales. Usualmente, en materiales dieléctricos la conductividad eléctrica debe crecer con la temperatura. Se ha observado en cerámicas ferroeléctricas con transición de fase normal ferroeléctrica-paraeléctrica, que alrededor de la temperatura de transición Tc la conductividad muestra un punto crítico. En este trabajo se estudia el sistema no estequiométrico titanato-circonato de plomo (PZT) modificado con estroncio y cromo en la frontera de fase morfotrópica. Se investigó el comportamiento de la conductividad eléctrica con la temperatura y la frecuencia. En todas las muestras, la conductividad siguió la ley universal de Jonscher, además presentó un máximo a la temperatura de transición.

Abstract. In all ferroelectrics, used as capacitor or transducer, the control of the conductivity is very necessary to improve the physical properties, because these compounds are used in industrial application and, thus, knowledge about this parameter is particularly important. In dielectrics, in general, the electrical conductivity increase with increasing temperature. It should be emphasized that in ferroelectrics there is also a maximum at the phase transition temperature Tc (critical point), where Tc is the temperature at which permittivity is at its maximum value.  In the present paper the electric parameters of modified PZT , x = 0.1, 0.2, 0.4, 0.5, near the morphotropic boundary zone, is studied and it is shown that the ferroelectric paraelectric transition temperature can be determined using ac measurements. The variation of the conductivity as a function of the temperature and frequency was studied. In all samples, the total conductivity s (w) as a function of frequency, exhibits a power law dependence (s=s_o+Aw^s, Jonscher universal response).

Investigación all-electron de la estructura electrónica de sulfuros de actínidos XS  (X=Th, Pu)

E. Chigo Anota y J. F. Rivas Silva, Facultad de Ingeniería Química, Av. San Claudio y Blvd. 18 Sur; ¹ Posgrado en Ciencias Químicas-Facultad de Ciencias Químicas, Blvd. 14 Sur 6301; Benemérita Universidad  Autónoma de Puebla, C. P. 72570, Pue., México; echigoa@sirio.ifuap.buap.mx, a) Instituto de Física "Luis Rivera Terrazas", Benemérita Universidad Autónoma de Puebla,  Apdo. Postal J-48. C. P. 72570, Pue., México. ............................................ 39

Sumario. Investigamos la estructura electrónica de sulfuros de actínidos XS (X=Th, Pu)  tipo NaCl  usando el método Tight Binding linearized muffin-tin orbital (TB-LMTO) bajo la aproximación de la esfera atómica (ASA) a nivel LSDA y GGS bajo la teoría de las funcionales de la densidad. Se obtienen sus geometrías optimas, posteriormente sus estructuras de bandas y densidad de estados (total y parcial), así como sus módulos de bulto en el estado ferromagnético.

Abstract. We investigate the electronic structure of NaCl-type sulfide actinides  XS (X=Th, Pu)  using  the Tight Binding linearized muffin-tin orbital method in the methodology of the atomic sphere approximation at LSDA and GGS approximations under the  density  functionals theory (DFT).  The optimal geometry of compounds was obtained first, and   their band structures and total and partial densities of states and bulk modules were obtained too in the ferromagnetic state.

Comparación de los procesos reactivos y de relajación vibracional en las colisiones de OH con O₂ vibracionalmente excitados; implicaciones atmosféricas

 Y. Guerrero y J.D. Garrido, Dpto. de Física General y Matemáticas, Instituto Superior de Tecnologías y Ciencias Aplicadas (InsTEC), Salvador Allende y Luaces, Apdo. Postal 6163, Ciudad de La Habana 10600, Cuba; garrido@instec.cu ..........................................................................................................................................45

Abstract. A model is presented to investigate the reactive and vibrational relaxation processes occurring in collisions of vibrationally excited O₂ and OH. A steady-state approach is then used to evaluate the master equations leading to production of “odd-oxygen”. A comparison with the traditional Chapman rate and the Wodtke mechanism for ozone formation is also presented. It is shown that vibrational relaxation does not eliminate the possibility of reactive collisions leading to “odd-oxygen” formation at sufficiently high altitudes and hence ozone formation under stratospheric and mesospheric local thermodynamic disequilibrium (LTD) conditions can be effective. The calculated values for the additional “odd-oxygen” production may account for the reported ozone deficit in the tropics.

Sumario. Se presenta un modelo para investigar los procesos reactivos y de relajación molecular que ocurren en las colisiones del O₂ y el OH vibracionalmente excitados. Después se usa una aproximación de estado estacionario para evaluar las ecuaciones maestras (master equations) que conducen a la producción de “oxígeno impar”. Se realiza una comparación con la velocidad tradicional de Chapman y el mecanismo de Wodtke para la formación de ozono. Se muestra que la relajación vibracional no elimina la posibilidad de que las colisiones moleculares lleven a la formación de “oxígeno impar” a alturas suficientemente elevadas y, por tanto, a la formación de ozono bajo las condiciones de desequilibrio termodinámico local (DTL) existente en la meso y estratosfera. Los valores calculados para la producción de “oxígeno impar” pueden explicar el déficit de ozono reportado para las latitudes tropicales. 

Estudio de la predisociación vibracional del complejo NeBr₂(X, v = 1)

 Maykel Leonardo González Martínez, Wilmer Arbelo González y Jesús Rubayo Soneira,  Instituto Superior de Tecnologías y Ciencias Aplicadas, Habana 6163, Cuba;  mleo@instec.cu, wilmer@instec.cu, jrs@instec.cu ..........54

Sumario. Se presenta la aplicación del Método de Trayectorias Cuasi-Clásicas al estudio de la dinámica de predisociación vibracional del sistema molecular NeBr₂ (X, v = 1).  El complejo es modelado utilizando todas sus dimensiones y tomando nulo el momento angular total (J = 0).  Para reproducir la Superficie de Energía Potencial [Prosmiti et al. J. Chem. Phys. 117, 10019 (2002)] y calcular sus derivadas, fueron aplicados sucesivamente varios métodos numéricos de interpolación.  El cálculo de la distribución cuántica correspondiente al autoestado del sistema que es estudiado, se realizó mediante una separación diabática de las variables de Jacobi r y (R, θ).  Las condiciones iniciales fueron generadas de forma que reproducen dicha distribución estadística.  Limitaciones prácticas afectaron el número de trayectorias propagadas.  Mostramos, sin embargo, cómo los rasgos dinámicos generales del proceso pueden ser comprendidos empleando un conjunto representativo de estas y mediante un análisis complementario de la SEP y sus derivadas.   Se discuten varias de las limitaciones del método empleado y algunas de las posibles vías de solución.

Abstract. The application of the Quasi-Classical Trajectory Method in the study of the vibrational predissociation of the NeBr₂ (X, v = 1) molecular system is presented.  The full dimensionality of the system was included in the model and the total angular momentum was taken to be zero (J = 0).   The successive application of various numerical interpolation methods was used for both the reproduction and derivatives computation of the Potential Energy Surface [Prosmiti et al. J. Chem. Phys. 117, 10019 (2002)].  The quantum distribution corresponding to the state under study was computed by using a diabatic separation of the Jacobi variables r and (R, θ).   Classical initial conditions were calculated to reproduce this statistical distribution.  Practical limitations affected the total number of trajectories to be propagated.  However, we show how the main dynamical features of the process can be understood from a representative set of these and a complementary analysis of both the PES and its derivatives.  Several limitations of the methodology are discussed and so are some of its possible solutions.

Modified PZT ferroelectric ceramics for fetal heart sensors

M. D. Durruthy-Rodríguez, A. Jiménez-Cañas^a, O. Sánchez-Casals^a, L. D. Pérez-Fernández^a, A. Peláiz-Barranco^a, F. Calderón-Piñar^a y L. Leija-Salas^b,  Instituto de Cibernética, Matemática y Física, Calle 15 # 551 Ciudad de La Habana, CP 10400 Cuba; dolores@icmf.inf.cu.  a)  Instituto de Materiales y Reactivos, Facultad de Física, Universidad de La Habana, San Lázaro y L, Ciudad de La Habana, CP 10400, Cuba. b)  Sección de Bioelectrónica, Centro de Investigaciones y Estudios Avanzados, IPN, C. México, México. ........................................................ 62

Sumario. En este trabajo se valida el uso de cerámicas PZTN 54/46/1 en sensores ultrasónicos para detectores de latido fetal. Se obtienen las características de emisión-recepción y se comparan con las de transductores similares hechos con cerámicas PZT-5A que son las más usadas para estas aplicaciones. Se describen los procesos de manufactura de la cerámica, de puesta a punto del sensor y la caracterización de ambos. Los resultados obtenidos muestran que las cerámicas PZTN funcionan satisfactoriamente en estos dispositivos. 

Abstract. In this work, the validation of utilizing PZTN 54/46/1 (niobium-doped lead zirconate titanate) ceramics in the construction of ultrasonic sensors for fetal heart rate detectors is accomplished. This is carried out by obtaining their emission-reception characteristics, and comparing them to those of similarly-built transducers using PZT-5A ceramics, which are commonly employed in these applications. The processes of ceramic manufacturing, sensor setup and characterization are described. Characterization results show satisfactory performance of PZTN ceramics.

Sumario. En Astrofísica se conocen como objetos compactos a las Enanas Blancas, Estrellas Neutrónicas y Huecos Negros. En este trabajo describiremos cómo se forman estos objetos, sus principales características y las observaciones astronómicas que prueban su existencia. Nos referiremos además a la acción de los campos magnéticos sobre estos objetos.

Abstract. In Astrophysics are considered as compact objects the White Dwarfs, Neutrons Stars and Black Holes. The present work is devoted to give an overview of the formation of White Dwarfs and Neutron Stars, their main characteristics and the astronomical observations that prove their existence. We also consider the role of the magnetic field on these objects. .