Desarrollo de la familia de semiconductores calcogenuros para el diseño de dispositivos de electrónica flexible.
Fecha
2023-08
Autores
Rincón Zuluaga, Joam Manuel
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Editor
Universidad Autónoma de Ciudad Juárez
Resumen
Descripción
En el presente trabajo se muestra la caracterización óptica, de espesor y eléctrica de los semiconductores tipo N y P de la familia de los calcogenuros para mejorar el proceso de fabricación de dispositivos electrónicos mediante fotolitografía. Los semiconductores fueron depositados mediante la técnica de baño químico (CBD) para lograr semiconductores tipo P como CuS (37°, 30 minutos) y PbS (40°, 14 minutos), y semiconductores tipo N como CdS (43°, 33 minutos); todos los semiconductores sintetizados tuvieron depósitos de 1, 2 y 3 baños. Los estudios ópticos se realizaron con un nuevo método llamado método de Tauc modificado, el cual mostró que el bandgap de los calcogenuros varia de 2.37 a 2.77 eV para transiciones de banda directa, los cuales aumentan conforme el espesor lo hace. Los estudios del perfil de las películas delgadas se realizaron mediante una técnica novedosa denomina perfilometría óptica, la cual estima dimensiones en el rango de 20.34 a 126.81 nm de espesor de las películas delgadas; los espesores de los semiconductores aumentaban conforme aumentaba el número de baños químicos. Los estudios eléctricos realizados sobre los semiconductores sintetizados mediante el método de 2 puntas mostró un amplio rango de resistividad de los calcogenuros, entre 〖10〗^(-3)-〖10〗^0 Ωm, siendo esta una aproximación burda; la técnica de 4 puntas mostró que los calcogenuros tenían un rango de resistividad entre 〖10〗^(-5)-〖10〗^(-2) Ωm, lo cual es una medida más realista del rango de la resistividad; finalmente la mediciones de efecto Hall confirmaron la polaridad tipo P de CuS con un promedio de la movilidad efectiva de portadores μ_H de 1.94 cm^2/Vs y la polaridad tipo N del CdS con una μ_H de 7.85 cm^2/Vs.
Todas las caracterizaciones realizadas a la familia de los semiconductores calcogenuros se utilizaron para mejorar el proceso de diseño y fabricación de dispositivos electrónicos mediante fotolitografía propuesto en [1]. Particularmente, se modificaron las relaciones ancho/largo (W/L) del canal del TFT's para W/L < 1, W/L = 1 y W/L > 1, con L y W variando entre 100 a 12000 µm de longitud. La técnica de depósito HfO_2 como dieléctrico de compuerta fue cambiada a Sputtering dentro del proceso de fotolitografía para ser depositado en la UACJ con relaciones de Oxigeno/Argon (O/Ar) de 0.2, 0.4 y 0.5 de las cuales se obtuvieron constantes dieléctricas 24.34, 17.14 y 19.23 respectivamente para el HfO_2. Finalmente, se presenta una guía completa del proceso de fabricación de dispositivos electrónicos mediante la técnica de fotolitografía propuesta en [1], en la que se consideran todos los resultados ópticos, de espesor y eléctricos especialmente en la ruta de fabricación propuesta para la UACJ.
Palabras clave
Depósito de baño químico, calcogenuros, fotolitografía, transistores de película delgada, electrónica flexible.