Detalles técnicos
Saludos mis estimados amigos de la comunidad científica #stem-espanol
Ya estamos comenzando en 2do mes del año 2019 y el desarrollo de la aplicación SteemSTEM.io lleva la velocidad de la luz en cuanto a modificaciones y ajustes para que nuestros usuarios de la comunidad científica de habla hispana #stem-espanol se conviertan en unos expertos escritores de "facts over fiction".
Hasta ahora he trabajado con sustratos de vidrio, normalmente del tipo borosilicato, para hacer las deposiciones de los materiales semiconductores mediante las técnicas: evaporación térmica, cañón de electrones, sputtering DC o RF y últimamente mediante las técnicas de deposición química como dipping, SILAR o spin coating.
Ya expliqué el proceso de limpieza de estas placas de vidrio y la importancia que tiene a la hora de maximizar la adherencia del material semiconductor que se deposite sobre este tipo de sustrato. Sin embargo, existen investigaciones bastantes desarrolladas sobre la utilización de otros tipos de sustratos, como: placas cerámicas, láminas metálicas o polímeros plásticos-teflón-kapton.
Uso del Kapton en el área Aeroespacial.
Esta última opción me llamó la atención debido a que el Kapton es usado en investigaciones aeroespaciales para brindar protección térmica a los dispositivos electrónicos que viajan en una nave espacial. Su amplio rango de temperaturas varía desde lo más frío "-269 ºC" hasta lo más caliente "400 ºC" según el ASTM D-5214-91.
Recordé que usaba la cinta adhesiva de Kapton mientras realizaba las medidas eléctricas en la Facultad de Ciencias de la Universidad de Los Andes, Mérida-Venezuela, sólo que era a bajas temperaturas, la del nitrógeno líquido "-196 ºC" y helio "-269 ºC", pero con la necesidad de hallar un sustrato que resistiera las altas temperaturas de evaporación de los semiconductores se me ocurrió investigar sobre este tipo de material.
¿Cuál es la composición química del Kapton?
Este material es producto de años de investigación de la industria DuPontTM y la información recopilada da cuenta que contiene un alótropo del carbono, oxígeno, nitrógeno e hidrógeno en una composición por fracción de peso en orden descendente. De esta manera, podemos inferir el origen de tan amplia resistencia a los cambios de temperatura desde lo más frío a lo más caliente!
Para analizar las propiedades ópticas del posible sustrato para la deposición de películas delgadas, tratamos de obtener los parámetros ópticos: transmisión, índice de refracción "n" y coeficiente de extinción "k" en dos muestras de Kapton en forma de película con espesores de 25 µm y 75 µm.
Transmisión óptica del Kapton 25 µm | Autor @iamphysical
Pseudoparámetros n y k en Kapton 25 µm | Autor @iamphysical
En la película de Kapton con espesor de 25 µm se observa que el porcentaje de transmisión óptica comienza a disminuir desde ≈ 75% hasta 0% cerca de 2,80 eV. Considerando la figura anterior, donde el coeficiente de extinción k se relaciona con α = 4πk/λ, podemos determinar el valor de la brecha de energía EG ≈ 1,79 eV.
Transmisión óptica del Kapton 75 µm | Autor @iamphysical
Pseudoparámetros n y k en Kapton 75 µm | Autor @iamphysical
En la película de Kapton con espesor de 75 µm se observa que el porcentaje de transmisión óptica comienza a disminuir desde ≈ 75% hasta 0% cerca de 2,63 eV. Considerando la figura anterior, donde el coeficiente de extinción k se relaciona con α = 4πk/λ, podemos determinar el valor de la brecha de energía EG ≈ 1,62 eV.
Aportes de esta publicación
Verdaderamente esta aplicación promete ser una referencia a futuro cercano y crea una nueva manera de compartir nuestros conocimientos científicos de una manera amena, diferente y lo más importante, de libre acceso a los amantes de las ciencias, tecnología, ingeniería, matemáticas y "facts over fiction".
Nuevamente comenzaré a escribir sobre algunos temas relacionados con los semiconductores y todo el mundo de la caracterización de materiales que es tan amplio que me atrevo a decir que se pueden crear nuevas líneas de investigación relacionadas con este tema.
Referencias y lectura recomendada
Te invito a visitar mi página oficial en la aplicación https://www.steemstem.io
