Este trabajo de investigación tiene como objetivo el desarrollo de componentes electrónicos transparentes y flexibles utilizando como capas activas películas delgadas de óxidos semiconductores. Parte del esfuerzo se enfocará en la obtención de semiconductores tipo p y tipo n, las cuales serán obtenidas mediante la técnica en solución DBQ (depósito en baño químico) para los tipo p y por técnicas de depósito por vapor físico para las tipo n. Al inicio de este proyecto nos enfocaremos en la obtención de películas delgadas semiconductoras tipo p, principalmente en películas delgadas de óxido de níquel (NiO) y óxido de cobalto (Co3O4), debido a que estos materiales presentan interesantes propiedades eléctricas, electrocrómicas, catalíticas, capacitivas. Gracias a la conductividad tipo p de dichas películas delgadas será posible generar nuevas arquitecturas para desarrollar dispositivos electrónicos, por ejemplo, diodos y transistores, haciendo uso de semiconductores emergentes sintetizados por DBQ. Para la síntesis por DBQ se utilizará una formulación amigable con el medio ambiente libre de amoniaco. Todas las películas delgadas sintetizadas se caracterizarán principalmente por Efecto Hall, UV-Vis, XRD, XPS y AFM para evaluar sus propiedades eléctricas, ópticas, estructurales, químicas y morfológicas, respectivamente. Los resultados de la caracterización permitirán encontrar las condiciones de reacción idóneas para la síntesis de los materiales deseados. Para el desarrollo de los dispositivos electrónicos se empleará la tecnología de fotolitografía integrando las películas delgadas a las metodologías ya existentes para la fabricación de transistores y diodos que es manejada en mi grupo de trabajo. El desempeño y funcionamiento de los dispositivos fabricados serán evaluadas a través de la caracterización de curvas IV antes y después de someterlas a deformaciones.
La contribución será desarrollar la técnica de síntesis en solución química que permita la síntesis de óxidos semiconductores tipo p de NiO y Co2O3 en forma de películas delgadas, a bajas temperaturas. Estas metodologías que se van a desarrollar en este proyecto para la producción de películas delgadas deben ser útiles en la fabricación de componentes electrónicos transparentes y flexibles. La fabricación de estos componentes electrónicos serán una contribución importante de este proyecto, ya que mostrará la aplicabilidad de los materiales obtenidos en este proyecto. Actualmente, hay reportes de síntesis de óxidos semiconductores tipo p, pero todas implican el uso de altas temperaturas (arriba de 500 ºC). Debido a que las altas temperaturas limitan el uso de esas metodologías en las industrias de la electrónica flexible y transparente, podemos decir más específicamente, que este proyecto va a contribuir al desarrollo de metodologías para la síntesis de películas delgadas tipo p de NiO y de Co2O3 a temperaturas bajas de recocido, y será un resultado muy atractivo para la industria mencionada anteriormente. Los resultados que se esperan obtener en esta investigación se podrán extrapolar a la industria interesada en desarrollar dispositivos electrónicos, ya que los materiales a utilizar en este trabajo (Ni y Co) son de bajo costo. Además, Otro factor que permitirá la extrapolación a las industrias, es que se utilizará las técnicas de erosión iónica para sintetizar unos materiales (a bajas temperaturas) y para otros materiales el métodos en solución (económicos, sencillos, etc), estando estas dos técnicas ya establecida en las industrias tanto nacional como internacional. Por último, la técnica que se va a utilizar para la fabricación de los microdispositivos usando las películas de NiO y Co2O3 será la fotolitografía, que también es ampliamente utilizada en la industria electrónica.
Con el apoyo de este proyecto se espera tener al menos 5 artículos en total y al menos 3 tesis terminadas de posgrado.
Otra contribución importante que tendría este proyecto es el fortalecimiento de la infraestructura, ya que con el apoyo de este proyecto de PAPPIT se tiene pensado darle mantenimiento a los sistemas de erosión iónica, desarrollar nuevas técnicas de depósito que funcionen en solución amigables con el medio ambiente y relativamente económicas, permitiéndonos ser competitivos a nivel internacional.
Por último, con este proyecto se da inicio a la consolidación de una de mis líneas de trabajo en el Centro de Nanociencias y Nanotecnología de la UNAM. Dicha línea tiene como objetivo investigar que tan eficientes son los materiales cuando son usados en un microdispositivo. En dicha línea se investiga el material (se sintetiza y se caracteriza) optimizando sus propiedades en función de los parámetros de síntesis. El material por sí sólo puede ser un tema de investigación, pero en mi grupo de trabajo se da un paso más, el de investigar la funcionalidad de dicho material en un micro-dispositivo. No está de más mencionar que mi grupo de trabajo y mi línea de trabajo (componentes para electrónica transparentes y flexibles) se encuentran en fase de desarrollo y tuvo su inició en el 2018 con un proyecto de PAPIIT y con el apoyo del Laboratorio Nacional de Nanofabriación (cuya sede principal está en nuestro Centro).