Measurement of the temperature coefiicient.

 “Informe Final de beca de ayudante de investigación”

Presentado por:

Roger Alejandro Gurubel González

Realizado en:

Cinvestav-IPN Unidad Mérida

Laboratorio de Microscopia

Las actividades que se realizaron durante la ayudantía de investigación, consistió en la revisión bibliográfica acerca del tema sobre la preparación y propiedades de películas delgadas metálicas por el método de evaporación libre con el fin de obtener el conocimiento necesario y poder detallar el programa de trabajo.

Para ello fueron revisados publicaciones científicas con el fin de adentrarnos al tema, así como manuales y páginas web de interés científico para reforzar los conocimientos y cuestionamientos que día a día aparecían. Surgieron debates para exponer los puntos de vista, para una posible solución del problema. Con la información proporcionada y resueltas nuestras dudas del problema, iniciamos el entrenamiento sobre la técnica de evaporación libre y el entrenamiento en el manejo de la máquina universal de diseño propio para pruebas de tensión La capacitación sobre la operación de los equipos e instrumentos, su programación, y las precauciones que se deben considerar, así como el montaje de las muestras bajo ciertas condiciones, fueron explicadas y se resolvieron las dudas que surgieron.

Con el entrenamiento previo sobre el uso de los instrumentos y listos para elaborar el primer depósito de capas delgadas de oro, da inicio el desarrollo de la propuesta metodológica para determinar el coeficiente de expansión térmico y el coeficiente térmico resistivo, el cual involucra los efecto termos termo resistivo y piezo resistivo de una película delgada, se propuso un modelo analítico que involucra estos dos efectos mencionados, el cual la suma de ellos en el material nos permitió determinar el valor del coeficiente de dilatación térmica y el coeficiente térmico resistivo del elemento metálico con relación a su espesor.

Se evaporó oro de 99.999% de pureza sobre un sustrato polimérico de Kapton y un cerámico que fue Vidrio (Figura 2) ya que estos poseen altas propiedades mecánicas, térmicas y eléctricas que hacen viable las pruebas de tensión (efecto piezo resistivo) y las pruebas térmicas (efecto termo resistivo) que se pretende hacer a la película cuando son sometidos a intensidades de corriente constantes.

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Figura 2. Fotografía de películas delgadas de oro sobre Kapton con 10 nm de espesor.

Una vez obtenidas las películas se realizó el pegado de electrodos sobre ellas el cual consta de colocar un par o 2 pares de electrodos de alambre de cobre AWG-36 sobre su superficie y pegarlas con pintura de plata, durante esta actividad un buen pulso, una buena concentración y un buen manejo de la muestra son exigidos ya que un descuido dañaría la película y ocasionaría su daño o pérdida.

Con los electrodos pegados a la película se realizaron pruebas de tensión (Figura 3) de distintas muestras para el sistema oro /Kapton, para observar el cambio de resistividad eléctrica como función de su espesor, mientras éstas son estiradas, con estos datos podemos calcular el factor de galga (FG) de la muestra que es el cociente entre la deformación unitaria ε y la relación ΔR/R0.

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Figura 3.Fotografía de un detalle de la película montada durante la prueba de tensión.

El análisis de los datos que arrojan las pruebas de tensión que se realizaron arrojó diferentes valores de resistividad eléctrica para una misma muestra y con un valor de razón de depósito diferentes.

Por otro lado el sistema oro/vidrio, se sometió a un proceso de calentamiento controlado usando el paso de varias corrientes eléctricas y se midió el cambio de resistencia eléctrica con el cambio de la temperatura ((ΔR/Ro)/ΔT) en condiciones de equilibrio.

El análisis de los datos obtenidos en los 2 experimentos realizados nos permitió obtener los siguientes resultados.

La caracterización de la muestra es una parte muy importante al momento de crecer u obtener la película que se desea caracterizar, así como la selección de un sustrato adecuado, el espesor de la película y la razón de depósito. Cuando se desea medir películas delgadas con espesores por debajo de 20 nm la razón de depósito con la que se crece la película toma una gran importancia, ya que el papel que juega en el acomodo de los átomos y la formación del material sobre el sustrato debe tomarse en consideración.

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