Hola amigos amantes de la ciencia,

Hoy les traigo una publicación como es mi costumbre, referente a los semiconductores, y es que seguiré hablando de técnicas de crecimiento para estos compuestos, como todos sabemos los semiconductores tienen un sin fin de aplicaciones en el área tecnológica, las personas que siguen mi perfil y están al tanto de mis escritos, saben bien a que me refiero y los que aún no se animan a leer los invito a revisar mi blog y les aseguro que les llamará mucho la atención los títulos que incluyen mis publicaciones. Entrando de lleno al tema les muestro de que se trata.

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Bridgman-Stockbarger vertical

Esta técnica es muy usada para crecer cristales semiconductores en especial compuestos ternarios ( mezcla de 3 elementos diferentes de la tabla periódica). Dicha técnica fue incorporada en el área científica de los materiales por Williams Bridgman y Donald Stockbarger.

Pero a diferencia de la técnica creada por estos científicos, actualmente se hacen modificaciones para crecer compuestos semiconductores, dicha modificación es inclinar el horno de síntesis y es por ello que al nombre se le menciona como "Bridgman-Stockbarger Vertical". ¿Por qué se hace esto?, con la finalidad de que sea más fácil a la hora de formarse el lingote semiconductor, a continuación les explicaré en detalle de que se trata:

Figura 1. Esquema del horno vertical de múltiples zonas.

Figura 2. Perfil de temperatura obtenido durante el crecimiento de los elementos [1].

Básicamente la técnica es muy parecida a las que anteriormente desarrolle en otras publicaciones. También se debe construir un horno, pero a diferencia de los otros, que como bien lo explica la técnica principal, deben crearse múltiples zonas, cada zona del horno se debe controlar individualmente a través de un software computacional y del horno debe estar conectado el control de temperatura (figura 3), que en realidad realiza la misma función que las técnicas de fusión directa y de Cu e In en estado fundido.

Figura 3. Foto tomada del horno vertical de multiples zonas, usado en el Laboratorio de Estructura e Ingeniería de Materiales Nanoestructurados.

La idea de controlar cada zona por separado es para que nosotros podamos manejar la temperatura de dichas zonas y variarla si es necesario. De la misma manera este horno está conectado a un regulador de voltaje (figura 4).

Figura 4. Fuente regulable de voltaje.

¿En que consiste la técnica?

Se debe controlar una de las zonas a una temperatura lo suficientemente alta para que está supere el punto de fusión de los elementos que se desean sintetizar dentro del horno. Otra zona debe controlarse por separado a baja temperatura, todo esto se hace con la finalidad se que se cree un gradiente de temperatura entre ambas zonas, a medida que va transcurriendo el tiempo de crecimiento o recocido de los elementos la punta de la cápsula (puede ser de cuarzo) donde se agregaron estos materiales se congelará por debajo del punto de fusión , de tal manera que el compuesto ya sintetizado pasa del estado líquido al estado sólido, es decir, se congela formando una pequeña piedra en la punta de la cápsula. La temperatura aproximadamente a 2ºC de tal manera que se forma un monocristal semiconductor.

Para el crecimiento de los compuestos mediante esta técnica se requiere una cápsula con la geometría adecuada, es decir, un punto fino como si se observará un lápiz, también se puede utilizar como material el cuarzo, que es el más adecuado para crecer este tipo de elementos. Como ya se mencionó, el horno debe ser construido de múltiples zonas en especifico 8 zonas con una longitud de aproximadamente 80 cm, un diámetro exterior de 8 cm y un diámetro interior de 6 cm. El tubo puede estar hecho de cerámica refractada con óxido de aluminio, para que el compuesto en el momento del crecimiento, su temperatura se mantenga como lo establecimos previamente por el controlador de temperatura.

Como podemos observar durante la lectura del post y de los anteriores, la metodología viene siendo prácticamente la misma, la única diferencia es la fabricación de los hornos, ya que no todos los elementos tienen la misma facilidad de sintetizarse como un técnica, es por ello que los científicos especialista en ingeniería y física de materiales, buscan nuevas alternativas para poder seguir experimentando y la vez evolucionando en la ciencia para poder crear nuevos compuestos que ayuda a satisfacer las necesidades tecnológicas de nuestro planeta.

Gracias por su lectura es post es corto pero voy directo al grano, más adelante seguiré hablando de este maravilloso mundo de los semicoconductores.

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Referencias

• [1] G. Marín. Preparación por diferentes técnicas, estudios comparativos de las propiedades ópticas y eléctricas en función de la temperatura de los semiconductores CuInTe2 y CuGaTe, Tesis de Maestría, Universidad de los Andes, Venezuela.

• electronica.es

• Science/ technique Bridgman-Stockbarger

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Carlos Pagnini
@carloserp-2000