Aplicaciones del transistor y su construcción a partir de polímeros

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Después del descubrimiento de estos “plásticos electrónicos” empezó una búsqueda de sus aplicaciones en microelectrónica con lo cual se desarrollaran dispositivos optoelectronicos, fotonicos, transistores y diodos. A pesar de ello estos dispositivos tienen problemas con sus propiedades eléctricas cuando se encuentran en contacto con el aire debido a que no se puede manejar adecuadamente los valores de conductividad.

Otras aplicaciones se originaron partiendo de la conductividad y la variación reversible adquirida, los polímeros también se usan en baterías, encubrimiento antiestático, protección de transductores, biosensores sensores de gases. Durante los años 80 apareció un nuevo polímero llamado polianilina y se diferencia de otros por su mecanismo de dopaje en el cual se produce un proceso de oxidación-reducción. Otra de sus ventajas es la facilidad de procesamiento de películas y más importante, posee una gran estabilidad cuando está en presencia del aire tanto dopado como no dopado cosa que los polímeros anteriormente mencionados no hacían. En poco tiempo la polianilina y sus derivados se empezaron a aplicar a distintos materiales para la construcción de dispositivos electrónicos. Estos estudios fueron realizados en los laboratorios de polímeros y microelectrónica del instituto de física de la universidad de San Carlo.

Aplicando los derivados del poli-metoxianilina o POMA la fabricación de un transistor de efecto de campo es similar a la de uno tradicional, también se utiliza la tecnología microelectrónica habitual, la misma usada en la fabricación de dispositivos hechos a base de silicio para un transistor polimérico.

CONSTRUCCION DE UN TRANSISTOR

El transistor POMA fue construido sobre una lámina de silicio monocristalino y se dopo fuertemente en la zona p con una resistividad alrededor de 1Ωcm, la lámina de silicio actúa como un soporte mecánico para el dispositivo. Para este procedimiento se adaptaron los procesos microelectronicos típicos para la fabricación del mismo. La elaboración de este dispositivo se puede dividir en diferentes etapas:

ETAPA 1

Limpieza de la lámina- en esta etapa se eliminan las impurezas y los compuestos orgánicos absorbidos en la superficie así como cualquier oxido formado sobre la pieza

ETAPA 2

Formación de una capa de óxido- la lámina se pone en un horno de oxidación térmica de modo que la superficie de silicio está en contacto con un flujo de oxígeno a 1000ºC. El espesor de óxido de silicio es de 40nm. “El óxido crecido sirve como un aislante eléctrico entre el silicio y el polímero se deposita posteriormente en el óxido, y debe ser de buena calidad para soportar campos eléctricos de alta tensión que surgen de VG. “ [2]

ETAPA 3

La puesta de electrodos - en esta etapa se fabrica los electrodos donde se les aplica una tensión y una medida de corriente característica que se extiende por el polímero. En esta etapa se utiliza una técnica de fotolitografía conocida como despegue, en esta técnica se emplea el diseño de contactos eléctricos.

[pic 2]

Tomado de [2]

ETAPA 4

Deposición del polímero – el POMA (metoxianilina) como base de esmeraldina se disolvió en cloroformo en una porción de un gramo por cada 10ml de disolvente. La técnica que se utilizó para la deposición y la obtención de una película delgada fue el recubrimiento por rotación la cual consiste en una solución de cloroformo que se gotea uniformemente en la superficie del óxido de silicio luego de esto se pone a girar la película a 1000 RPM durante 30 segundos, como el cloroformo (disolvente) se evapora rápido se obtiene una capa delgada de 20nm.

En la siguiente imagen se ve el montaje del transistor

[pic 3]

Tomado de [2]

ETAPA 5

El dopaje POMA – el material se deposita sobre una lámina en la cual hay un material aislante de esta forma se alcanzara la típica conductividad de un semiconductor, después de esto el dispositivo se mete en una solución clorhídrica durante 10 segundos luego se utiliza una corriente de nitrógeno para eliminar el exceso de ácido y finalmente se obtiene la base del transistor. Como se ve en la siguiente figura.

[pic 4]

Tomado de [2]

Características del dispositivo

Para La calificación eléctrica de este dispositivo se utilizaron los equipos de semiconductores “parámetros de analizador- HP 4145B” en la estación de trabajo se utilizó un miicromanipulador para ubicar correctamente las sondas, en la figura 2 se muestra el dibujo del cableado para obtener la curva de ID contra VD del transistor. Se investigó la presencia de un fotoconductor exponiendo el dispositivo a diferentes intensidades de luz.

Características y diseño

La determinación eléctrica del dispositivo POMA (metoxianilina) para distintas tensiones se puede ver en la figura4.

[pic 5]

Tomado de [2]

En los resultados de experimentos se ve claramente la conducta de un dispositivo de efecto de campo, desde una corriente 0 y un voltaje VD = 0 se ha alcanzado un nivel de potencia para tensiones mas altas, en los valores iniciales se percibe una diferencia básica en las curvas que se obtienen. Con los dispositivos poma aparentemente se registra una corrección, esto probablemente es causado por el efecto de una región de agotamiento que surge en la interfaz del polímero de metal.

En la figura 5 se ven las medidas para VG=0 bajo distintas intensidades de luz, en visible e infrarrojo cercano, cuando la luz entra en contacto con el material este interactúa con la estructura de dicho material lo que causa una excitación electrónica en las bandas de absorción óptica la absorción hace que los electrones se muevan de los niveles más localizados para los más activos ya que en ese lugar se mueven fácilmente.

[pic 6] Tomado de [2]

Transistores de un solo electrón híbridos / MOS

Dentro de poco tiempo los dispositivos