Contribución al estudio por espectroscopia raman de la deformación y los altos dopajes en InGaAs epitaxial
La presente tesis doctoral afronta el estudio de dos problemas que se enmarcan en las fases iniciales de crecimiento y desarrollo de dispositivos integrados basados en heteroestructuras de InGaAs/GaAs: la rugosidad superficial que aparece durante el crecimiento epitaxial, y la problemática de obtener altas concentraciones de portadores libres mediante dopaje con Si, Be y C en InGaAs en el primer caso, se ha analizado la fenomenología del proceso de arrugamiento, los distintos factores que lo propician con especial atención a los que operan en condiciones de crecimiento estándar y se han determinado condiciones de crecimiento optimizadas para minimizar el relieve rugoso en el segundo caso, se ha estudiado la influencia del contenido de in en la incorporación de los distintos dopantes. Para ello se han analizado los modos locales de vibración de los principales sustitucionales mediante distintas técnicas de espectroscopia (Raman y absorción de infrarrojos por T de Fourier). Como resultado se han dado las razones a escala microscópica de los diversos comportamientos de estos dopantes en la red cristalina InGaAs
Fabricación de dispositivos optoelectrónicos en fosfuro de indio para sistemas ópticos coherentes
Desarrollo, descripción e implementación de algoritmos de segmentación de imágenes mediante redes neuronales recurrentes y lógica borrosa
En la presente tesis se desarrollan, describen e implementan algorítmos alternativos a los clásicos para la segmentación de imágenes en niveles de gris mediante redes neuronales recurrentes. En el se desarrolla una novedosa implementación neuronal recurrente para la segmentación de imágenes, cuyas características más sobresalientes son la universalidad e independencia frente al sistema de adquisición de la imagen, la robustez y el alto grado de automatización alcanzable. También se introduce una metodología formal y objetiva para la evaluación del comportamiento de la red, de manera tanto independiente (evaluación intra-método) como en comparación con otros algorítmos de segmentación (evaluación intermétodo)
Contribución al desarrollo de fotorreceptores de InGaAs y a la integración de estructuras metamórficas sobre sustratos de GaAs
Contribución al estudio de defectos en capas epitaxiales de GaN. Aplicación a dispositivos optoelectrónicos
Esta tesis doctoral se ha dedicado al estudio y caracterización de capas epitaxiales de GaN. Este material es un semiconductor de GAP ancho (3,4 eV) que ha despertado un gran interés gracias a sus propiedades que posibilitan su aplicación inmediata a la fabricación de emisores en el azul y UV, detectores de UV y transistores de potencia. Se han estudiado capas crecidas sobre sustratos de zafiro y silicio (III) por dos técnicas diferentes, MBE y MOVPE. Las técnicas empleadas han sido fotoluminiscencia, efecto hall y fotocapacidad. Mediante ellas se han caracterizado defectos en material no dopado y ha sido posible la determinación de la energía de activación de varios dopantes como el Si (donante), el Mg y el Be (aceptores). Finalmente se ha realizado un estudio de la influencia de estos defectos y dopantes sobre las prestaciones de dos dispositivos, un detector de UV fotoconductor y un emisor de radiación azul (diodo electroluminiscente
Mejora de la frecuencia fundamental en la conversión de texto a voz
El principal objetivo de este trabajo ha sido como su titulo indica la mejora de la frecuencia fundamental en la conversión de texto a voz, buscando no solo la obtención de un sistema que genere curvas de frecuencia fundamental de mayor calidad, sino también la definición de una metodología de trabajo que permita la obtención de modelos de entonación de nuevos locutores de forma sencilla y prácticamente automática. El trabajo ha constado de las siguientes fases: 1.- Definición y creación de una base de datos apta para el estudio de los fenomenos prosódicos. 2.- Experimentación con redes neuronales como método de generación de curvas de frecuencia fundamental. Se ha centrado en la determinación y codificación de los parámetros más relevantes así como en la optimización de la topología y de los parámetros de entrenamiento de las redes neuronales utilizadas. 3.- Concepción de un sistema de evaluación que permita la comparación de distintos sistemas de generación de curvas de frecuencia fundamentales
Estrategias de incorporación de conocimiento sintáctico y semántico en sistemas de compresión de habla continua en castellano
Este trabajo de tesis doctoral se ha planteado analizar la problemática del proceso de comprensión de habla, no sólo desde un punto de vista científico sino también técnico. concluyendo con el diseño, implementación y evaluación de un Sistema de Comprensión de Habla en castellano. En el marco de esta tesis se ha realizado una revisión de distintas soluciones que han sido propuestas por diversos grupos de investigación internacionales para resolver el problema de la comprensión de habla. Se ha definido una arquitectura no integrada novedosa para la comprensión del habla en castellano, es decir, teniendo en cuenta características del castellano como lengua natural que no aparecen o aparecen menos acentuadas en otras lenguas. Esta arquitectura pretende ser la base de futuros trabajos en esta línea en el Grupo de Tecnología del Habla, de la Universidad Politécnica de Madrid. Con el objetivo de comprender habla perteneciente a un dominio semántica restringido (limitado por los conceptos que existen en el dominio de una aplicación concreta), esta arquitectura tiene como características principales. La robustez, es decir, la posibilidad de procesar frases que contienen errores (inserciones, borrados o sustituciones de palabras) producidos por el módulo de decodificación acústica (sistema de reconocimiento de habla continua). o que tienen rasgos de agramaticalidad producidos por la propia naturaleza del lenguaje hablado, o con problemas de cobertura a nivel léxico, sintáctico o semántico. La modularidad, que permite seguir mejorando sin necesidad de rediseñar e implementar el sistema completo. La flexibilidad, con el fin de independizar la arquitectura de una aplicación concreta dentro, lógicamente, de ciertas restricciones, impuestas por la naturaleza de los sistemas de información o sistemas de control automáticos. La potencia, definida como la posibilidad de procesar frases de un cierto nivel de complejidad lingüística. Los diferentes módulos incorporan conocimiento lingüístico de distinta naturaleza. lo que ha permitido estudiar la interacción de distintas fuentes de conocimiento lingüístico y un modo eficaz de integrarlas, en el proceso de comprensión. Se ha utilizado información semántica en forma de rasgos, que completan la ya modelada por las categorías semánticas del diccionario, a gramáticas contextuales simplificadas (definiendo lenguajes específicos de reglas y algoritmos de análisis o ejecución de estas reglas), que en forma de reglas solucionan principalmente problemas de ambigüedad semántica y elipsis, y una gramática semántica de contexto libre (utilizando el algoritmo de Earley con capacidad para procesar frases con ambigüedad) que pretende, basándose en una clasificación o taxonomía de los conceptos del dominio que reduce en gran medida las reglas necesarias, obtener la información estructural de las mismas que ayuda al procesamiento de frases de una cierta complejidad manteniendo el proceso de traducción a SQL, necesario en sistemas de información con acceso a bases de datos, dentro de unos límites de sencillez sorprendentes, mediante el uso de plantillas semánticas. Con el fin de evaluar el comportamiento del módulo de decodificación acústica se ha implementado un sistema de reconocimiento de habla continua modular, con capacidad para integrar conocimiento gramatical en base a cualquier gramática probabilística de tipo N-gram, de naturaleza morfo-sintáctica o semántica. Se han evaluado distintas gramáticas guiando el proceso de decodificación acústica. Con el fin de mantener la eficacia del este módulo a pesar de la incorporación de gramática en el proceso, se ha estudiado con profundidad un mecanismo de reducción del espacio de búsqueda ampliamente utilizado conocido como "recorte de caminos" o "recorte del haz" (beam-search), presentando un método que se ha desarrollado en esta tesis que permite la determinación del umbral de recorte basado en la probabilidad (o distancia) del mejor estado del espacio de búsqueda en cada trama (estadístico) de antemano, utilizando los datos de entrenamiento y conociendo la influencia que tendrá dicho umbral en el proceso de reconocimiento. Además, se han evaluado dos variantes ya conocidas: el uso de uno o dos umbrales de recorte, uno basado en la probabilidad (o distancia) del mejor de los últimos estados de cada modelo en cada trama (estadístico del último estado) y otro en la probabilidad (o distancia) del mejor del resto de los estados distintos del último en cada trama (estadístico del resto de los estados), y se han aportado nuevas conclusiones al respecto. Todo ello ha permitido profundizar en el funcionamiento de esta técnica ya conocida pero no tan estudiada. Además, el decodificador acústico ha sido modificado para permitir la generación de varias hipótesis (frases) de salida (las N mejores), y se ha estudiado la relación entre el valor de N (número de caminos o hipótesis) y la calidad del sistema de reconocimiento (mejora de la tasa de acierto de palabras o reducción del error del sistema), para aplicaciones como la que ha sido objeto en esta tesis. Se ha comprobado que con un número de hipótesis reducido (N muy pequeño) se consigue que el módulo acústico se recupere de muchos errores que afectarían al proceso de comprensión de la frase hablada reconocida
Adquisición de imágenes de resonancia magnética nuclear mediante técnicas de submuestreo
Esta Tesis presenta y evalúa el empleo de la técnica del submuestreo en el procesamiento de la señal de resonancia magnética nuclear (RMN) cuando aún se encuentra en el rango de radiofrecuencias (r.f.), con el propósito de introducir lo antes posible las ventajas potenciales del procesamiento digital, pero tratando a la vez de reducir las exigencias sobre los diferentes componentes electrónicos a utilizar. El objetivo final es lograr un sistema de reconstrucción de imágenes más versátil y de mejor calidad que los comúnmente utilizados en la actualidad. En el sistema propuesto se reemplazan las etapas analógicas tradicionales de demodulación y filtrado y amplificación en banda de base por un receptor digital directo basado en el submuestreo, reduciendo así los requerimientos de memoria y capacidad de proceso que exige el sobremuestreo. Para este tipo de receptor se establecen las limitaciones que impone el propio proceso de submuestreo y el componente clave en su aplicación, el conversor analógico-digital (CAD). En particular se ha estudiado la degradación producida en la relación señal-ruido (SNR), muy dependiente de la velocidad de muestreo y posición de la banda. Esta degradación se ha acotado, proponiéndose una configuración que permite conseguir resultados similares o mejores a los obtenidos con componentes analógicos más costosos y de comportamiento menos estable. Los resultados de los experimentos realizados con señales de RMN confirman las predicciones teóricas sobre relocalización de banda espectral, inversión de espectro, bandas de guarda, relación señal-ruido, etc., demostrando que esta técnica, aún con las limitaciones indicadas, permite la aplicación de los procesos digitales a sistemas donde el sobremuestreo no es todavía aplicable (o lo sería a un coste elevado). Las resultados obtenidos en relación con la utilización del muestreo paso-banda (submuestreo) en el proceso de adquisición de imágenes han sido satisfactorios, ya que con ellos se ha logrado la reconstrucción correcta de la información de fase y frecuencia de la imagen. Estos resultados también han mostrado que, dependiendo del tipo de sistema de RMN utilizado, es necesario establecer un método de compensación de fluctuaciones de fase debidas a la incoherencia de los pulsos de excitación. ABSTRACT This Thesis presents and evaluates the use of undersampling to acquire NMR signáis directly at intermedíate frequency or in radio frequency (r.f.) range with the purpose of introducing early in the receiver the potential advantages of the digital signal processing. The application of undersampling tries to reduce the requirements of several electronic components to be used. The ultímate objective being the realization of a more versatile and a better quality image reconstruction system than those commonly used at the present time. The proposed system uses a direct digital receiver basad on undersampling or passband sampling, which permits to replace some traditional analogue stages such as the quadrature phase detection and the baseband filtering and amplification. The limitations of this type of receiver due to the undersampling and the features of the key component used for its application, the digital-to-analog converter (ADC), have been established. In particular, the degradation in signal-to-noise ratio in terms of sampling rate and position of the signal has been studied. The degradation has been bound and an architecture that permits to get similar or better results than those obtained with more expensive and less stable analogue components is proposed. The experimental results with NMR signáis confirm the theoretical predictions about spectral band relocation, spectral inversión, guard-bands, signal-to-noise ratio, etc.. The results show that undersampling, even with its limitations, permits the use of digital processing in systems where oversampling is not available yet (or it could be at a high cost). The results related to the application of undersampling in the acquisition of images have been quite satisfactory because they have allowed the correct reconstruction of the phase and frequency Information of the image, These results have also shown that, depending on the NMR equipment, it is necessary to establish a method to compénsate the phase fluctuations due to the incoherence of the excitation pulses.
Desarrollo y caracterización de fotodetectores de radiación ultravioleta basados en nitruros del grupo III
Esta tesis doctoral describe la fabricación y caracterización de fotodetectores de radiación ultravioleta basados en capas de AlxGa1-xN (o x 0,35) crecidas sobre zafiro mediante la técnica de epitaxia en fase vapor con precursores metalorgánicos. En primer lugar, se analizan las principales propiedades de los nitruros del grupo III ylos parámetros más importantes que caracterizan el comportamiento de los fotodetectores de semiconductor. Posteriormente, se detallan los distintos tipos de fotodetectores fabricados en este trabajo (fotoconductores, fotodiodos Schottky, fotodiodos metal-semiconductor-metal y fotodiodos de unión p-n y p-i-n), incluyendo sus principales prestaciones y los modelos propuestos para explicar sus comportamiento. Como demostración de su capacidad, se describe la aplicación de estos dispositivos a la detección de la radiación ultravioleta solar. Finalmente, se realiza una comparación de las prestaciones (responsividad, ancho de banda, detectividad) obtenidas para los distintos tipos de detector. Los resultados presentados confirman a las aleaciones de AlxGa1xN como los semiconductores más adecuados para la fotodetección selectiva en el rango ultravioleta del espectro.
