Sintetizan materiales para nuevas películas semiconductoras
Por Israel Pérez Valencia
Santiago de Querétaro, Querétaro. 28 de septiembre de 2018 (Agencia Informativa Conacyt).- Docentes y estudiantes del área metal-mecánica del Tecnológico Nacional de México (Tecnm), campus Querétaro, desarrollan una metodología para la producción de nuevos materiales semiconductores policristalinos con aplicaciones en electrónica y generación de energías limpias.
El proyecto es desarrollado por los estudiantes de la ingeniería en materiales Brenda Paulina Copado Padilla y Eduardo Alexander Ordaz Fernández, así como Arturo Contreras Serrato, de ingeniería industrial, bajo la dirección de la docente del área metal-mecánica Mónica Balvanera Ortuño López, quien explicó que se trata de un trabajo de investigación básica que al mismo tiempo está desarrollando películas en laboratorio.
“Este proyecto lo estamos desarrollando desde 2017; el grupo de trabajo se ha conformado con docentes y estudiantes con el propósito de generar investigación básica y conocimiento relacionado a técnicas útiles para sintetizar materiales que vamos a fabricar desde cero, desde sus precursores iniciales. Partimos de ciertos reactivos y una metodología para mezclarlos, cuidando diferentes parámetros experimentales que guíen la síntesis y hagan que tengan un determinado comportamiento”.
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Esta metodología busca la producción de nuevos materiales policristalinos semiconductores, con aplicaciones en diferentes áreas como la optoelectrónica, sensores de radiación y fuentes alternativas de energías limpias.
“Las celdas solares de silicio cristalino (Si) no son muy accesibles todavía para la población en general, porque requieren de tecnología, temperatura y presión muy sofisticadas para su síntesis. Nosotros estamos trabajando con películas policristalinas muy eficientes que podrían suplirlas porque son más baratas, fáciles de preparar y tienen la misma eficiencia que las cristalinas”.
El estudiante de la ingeniería en materiales, Eduardo Alexander Ordaz Fernández, destacó que se está utilizando el sulfuro de plomo (Pb) para la generación de películas policristalinas, que por su policristalinidad pueden tener diversas aplicaciones que van desde lentes de espectrometría infrarroja, celdas solares, sensores de radiación y humedad.
“Este material es sensible a la luz y la puede transformar en energía. Hasta el momento no se había utilizado el sulfuro de plomo para recubrimientos en el Tecnm de Querétaro. Dentro de nuestros hallazgos más importantes es que no requerimos el uso de trietanolamina como reactivo para la elaboración de estas películas, lo que genera menor impacto ambiental; además, hemos podido reducir las formulaciones con eficiencia similar. El otro aspecto a resaltar es que, en nuestro método de síntesis, utilizamos menos energía porque estamos trabajando con temperaturas muy cercanas a la del ambiente y no los 60 u 80 grados Celsius que se requieren en los procesos tradicionales”.
Añadió que estas películas se les han realizado análisis de fotoluminiscencia, donde se hace incidir una radiación de excitación al material y donde se observaron ciertas transformaciones energéticas donde emiten una radiación de colores violeta, rojo y verde, que son la base de los diodos emisores de luz (led).
La estudiante de la ingeniería en materiales, Brenda Paulina Copado Padilla, subrayó que otro material semiconductor que se está utilizando en este trabajo de investigación es el sulfuro de cadmio (Cd), que funciona como ventana para la radiación ultravioleta (UV) utilizable en la producción de ventanas para fabricantes de paneles solares.
“Este material sirve como filtro y tiene reflexión; su estructura es muy delgada, policristalina, transparente y de color amarillo. Como en el primer proyecto, uno de los objetivos era reducir las concentraciones de cadmio. Con esto logramos obtener unas películas con una disminución de casi 90 por ciento en la concentración de la fórmula. Actualmente trabajamos en replicarla y pasar a una escala mayor para observar si se comporta en las mismas condiciones. También estamos considerando su aplicación en algún polímero para la fabricación de celdas solares flexibles utilizables, por ejemplo, para dispositivos portátiles, como relojes”.
El estudiante de ingeniería industrial, Arturo Contreras Serrato, detalló que en esta área el equipo de trabajo ha logrado la repetitividad del método, que es importante desde el punto de vista del mercado y las normatividades.
“Con las características ópticas del sulfuro de cadmio empezamos un análisis estadístico de cuánta variación tiene el proceso, que fue casi nula, casi 95 por ciento de aceptación. También vamos a tratar de caracterizar los espesores de las películas para garantizar las mayores propiedades posibles y la reproducibilidad, con estudios R&R”.
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