Measurement of the temperature coefiicient.

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Se prepararon películas de oro con 10 nm de espesor utilizando tres diferentes razones de depósito para determinar las variaciones de las mediciones con las pruebas de tensión. Se muestran unas imágenes obtenidas (Figura 4) con el microscopio de fuerza atómica (AFM).

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Figura 4. Imágenes de AFM obtenidas con diferentes razones de depósito. a) 0.015 nm/s, b) 0.030 nm/s y c) 0.21 nm/s.

Las imágenes de AFM muestran el tamaño de grano de las películas de oro sobre sustratos de vidrio con un espesor de 10 nm. Como puede observarse, cuando el crecimiento es rápido apenas existe la coalescencia de los átomos y la formación del grano sobre el sustrato es muy pobre. Los átomos se encuentran de una manera desordenada y eso dificulta la medición eléctrica de la muestra, ya que por tramos presenta discontinuidades en la formación.

Esto se ve reflejado durante el análisis de las curvas que arrojan las pruebas de tensión como función de la razón de depósito, ya que se notan claramente diferencias entre un crecimiento rápido y un crecimiento lento e intermedio (Figura 5 y 6).

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Figura 5. Prueba de tensión de una película de oro de 10 nm con crecimiento lento.

Una razón de crecimiento lento nos arrojó una señal de resistividad eléctrica bastante lineal cuando es sometida a una deformación mecánica controlada.

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Figura 6. Prueba de tensión de una película de oro de 10 nm con una razón de depósito intermedio.

Mientras tanto una prueba de tensión con razón de depósito intermedio muestra mediciones con pequeños ruidos en la señal de la resistividad eléctrica cuando la muestra es deformada mecánicamente.

Los datos obtenidos durante el desarrollo de la metodología propuesta, nos arrojó muy buenos resultados, el valor obtenido del coeficiente de expansión térmica de las películas de Oro de 10 nm de espesor está entre 5 y 6 veces más grande que el valor en volumen correspondiente, mientras que el valor del coeficiente térmico resistivo está entre 2 y 4 veces más pequeño que su correspondiente valor en volumen. Este nuevo método propuesto nos permitió medir estos parámetros térmicos en un intervalo de espesor de película con espesores muy pequeños (10 nm).

Esta metodología propuesta para el oro puede ser extendida a cualquier material metálico que presente un comportamiento óhmico. Como resultado del trabajo realizado, y dada la novedad e importancia de los resultados obtenidos se publicó la información generada en una revista científica de circulación internacional cuya referencia es:

A.I. Oliva, J.M. Lugo, R.A. Gurubel, R. Centeno-Santana, J.E. Corona, F. Avilés. “Thermal coefficient of resistance and thermal expansion coefficient of 10-nm thick gold films”. Thin Solid Films. 623C (2017) 84-89.

Las actividades fueron realizadas en el Laboratorio de Microscopía, donde se lleva a cabo la preparación y caracterización de materiales metálicos y semiconductores en forma de películas delgadas, con diferentes técnicas.

Quedo agradecido con el CINVESTAV y con todos los colaboradores de esta institución por la oportunidad que se me fue brindada y de hacer grata mi estancia.

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SECRETARIA DE EDUCACIÓN PÚBLICA[pic 6][pic 7]

TECNOLÓGICO NACIONAL DE MÉXICO

INSTITUTO TECNOLÓGICO DE MÉRIDA

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“DETERMINACIÓN DEL COEFICIENTE DE EXPANSIÓN TÉRMICO Y DEL COEFICIENTE TÉRMICO RESISTIVO EN CAPAS METÁLICAS DE ESPESOR NANOMÉTRICO”

TÉSIS PROFESIONAL

PARA OPTAR AL TÍTULO DE:

INGENIERO MECÁNICO

PRESENTA:

ROGER ALEJANDRO GURUBEL GONZÁLEZ

MÉRIDA, YUCATÁN, MÉXICO

2017