Materiales Semiconductores
Giovanni Marín, 23 de Marzo de 2020
En pleno inicio del año 2020 (sólo han transcurrido 82 días) la Humanidad ya ha pasado por diversas situaciones: erupción de volcanes en Indonesia, Filipinas, y Chile; los terremotos de magnitud 7 en Cuba, Jamaica, Turquía y Papúa; el fuerte temporal y los daños causados por la Borrasca Gloria en el Mediterráneo; el incendio forestal en Australia y el más reciente brote del COVID-19, nos han puesto a pensar seriamente en los frágiles que somos desde el punto científico y tecnológico, pues nuestra respuesta no ha sido instantánea para prever y contener algunos de estos eventos. Por nuestra parte, como comunidad científica, también nos toca sentir los cambios drásticos de un Proyecto que se ve amenazado por acciones individuales de un sector de steemit, pero que afortunadamente será resuelto por la acción rápida de un grupo de personas emprendedoras y con visión de futuro que han lanzado la propuesta del Proyecto HIVE, donde podremos seguir aportando conocimientos, ideas y discusiones para el desarrollo de la Ciencia, Tecnología, Ingeniería y Matemáticas. Yo seguiré aportando mi granito de arena como @iamphysical en el tema que me apasiona como es el estudio de Materiales Semiconductores con posibles aplicaciones en la fabricación de dispositivos optoelectrónicos..
En esta primera publicación desde la plataforma stem.openhive.network les presentaré algunas imágenes de los Materiales Semiconductores que he sintetizado por procedimientos químicos y que han quedado como respaldo fotográfico de los distintos ensayos realizados.
Semiconductor Binario ZnO.
Óxido de Zinc
En este ensayo, preparé varias muestras del material semiconductor binario (ZnO) que es de color blanco, con el particulado que decanta al fondo del vaso de precipitados. En esta ocasión coloqué hidróxido de amonio, sulfato de zinc y acetato de zinc en la relación 3:1, para que la reacción se llevara a cabo a temperatura ambiente y se deja sumergida una placa de vidrio para ver la adherencia del ZnO sobre este tipo de sustrato. En las reacciones B, C y E se observa una película delgada de ZnO, pero la adherencia no fue la mejor en comparación con lo obtenido mediante el Método SILAR. En los otros ensayos no se completó la reacción debido al bajo valor de pH (menor de 10).
La formación del Óxido de Zinc es muy sensible a la temperatura, pH, tiempo y concentración de la solución de deposición, por lo que la malla de ensayos es muy amplia y con resultados muy equidistantes.
Sustratos de vidrio con ZnO. Original de iamphysical.
El material formado se precipita de diferente manera y forma una suspensión de ZnO con diversas densidades y tamaños de grano que fueron verificados al realizar el análisis de los patrones de difracción de rayos X realizados en el polvo.
Suspensión coloidal de ZnO. Original de iamphysical
Óxido de Zinc
Hasta este punto de la investigación he determinado que los mejores resultados en cuanto a la caracterización óptica y eléctrica se corresponden con las muestras sintetizadas mediante el Método SILAR con más de 300 inmersiones y temperatura del agua alrededor de 95 ºC. También es importante resaltar que la adherencia sobre sustratos de vidrio y sobre materiales semiconductores es excelente.
Preparación de nanopartículas de ZnO por el Método Solvotérmico.
En esta publicación estoy tratando de llevar la misma secuencia aplicada en el artículo anterior para mantener uniformidad y seguimiento a los resultados de la investigación desarrollada en el estudio de nuevos materiales semiconductores, por lo que les presentaré algunas fotografías de muestras sintetizadas mediante el Método Solvotérmico, con hidróxido de amonio y sulfato de zinc o hidróxido de amonio con acetato de zinc sin el uso de sustancia acomplejante.
Dentro del recipiente de teflón se coloca la solución de deposición y un vidrio recortado a las dimensiones interna del contenedor para que se deposite el ZnO sobre ese tipo de sustrato. El material que se formó durante este proceso de síntesis se colocó en un vaso de precipitados y se lavó con agua desionizada varias veces para eliminar reactivos excedentes en forma de residuos. Por último se dejó secar al aire y el polvo de ZnO se utiliza con algún polímero para depositar películas delgadas mediante el Spin Coating.
Polvo del semiconductor ZnO.
Original de iamphysical
Creo que el proceso de síntesis a nivel mundial es muy variado, muchas veces con procedimientos extralimitados en complejidad y con el uso de equipos muy sofisticados que dan la sensación que es imposible obtener una muestra de ZnO en nuestros laboratorios, pero ya ven que no es tan difícil de desarrollar nuestra propia metodología y adaptarla a nuestras necesidades e infraestructura que contamos en nuestro sitio de trabajo..
Aportes del artículo
En primer lugar, ya me adapté a este tipo de plataforma para compartir parte de mis trabajos de investigación y en esta nueva etapa de divulgación del conocimiento en HIVE, donde nos seguirán dando la oportunidad de hacerlo de manera sencilla, dócil y agradable, pues no desaprovechemos el momento histórico y sigamos adelante adaptándonos a los cambios positivos en beneficio de la comunidad STEM.
Por otro lado, con esta publicación deseo mostrarles de forma gráfica los resultados obtenidos en los diferentes experimentos, los cuales quedan muchas veces olvidados en una cámara fotográfica o computadora y que yo me veo en la necesidad de compartirlas en esta comunidad por si en algún momento les pueda servir como referencias de futuros ensayos con este tipo de Materiales Semiconductores que los veo como un ente capaz de estimularse y dar respuesta ante las variaciones de temperatura, voltaje, corriente, presión y otras variables macroscópicas que sentimos los seres humanos y que también sabemos cómo responder ante estos estímulos!
Hasta pronto mis estimados amigos de STEM-Espanol y de la comunidad científica STEM.
Información en la web
- Reseña histórica, Fundamentos del ZnO como Semiconductor.
- Tesis sobre BaTiO3 , Síntesis Solvotermal.
- Reseña histórica, Síntesis Solvotermal.
Próxima Publicación.
ZnSe y películas delgadas para dispositivos
Autor y Redactor
Giovanni de Jesús MARÍN LOBO
Licenciado en Física, con Maestría y Doctorado en Química Aplicada, mención Estudio de Materiales.
Actividades como Investigador Científico en la Física del Estado Sólido y la Materia Condensada, especialmente en el tema de los Semiconductores desde el año 1994.
Profesor Asistente en la Universidad de Los Andes, Investigador Científico en institutos de Investigación Científica y Tecnológica durante los últimos 12 años.
En la actualidad colaboro con el Proyecto steemSTEM en la revisión de las publicaciones escritas en ESPAÑOL sobre los temas de Ciencia, Tecnología, Ingeniería y Matemáticas mediante las curaciones que hacemos en la comunidad STEM- Espanol.
Mi pasión por la investigación me ha llevado a proponer a los materiales semiconductores como un ente capaz de reaccionar ante los estímulos externos de presión, temperatura, corriente, voltaje, iluminación y otros mecanismos que harían saltar a una persona al sentir cualquiera de estos factores de estímulo.