Fabricación y Caracterización de dispositivos basados en Silicio Poroso sobre c-Si. Aplicaciones eléctricas, Ópticas y Térmicas.

Abstract

Debido a las propiedades eléctricas y ópticas del Silicio Poroso (PS), este es un material ampliamente utilizado para el desarrollo de los dispositivos electrónicos. Por su compatibilidad con la tecnología de fabricación del Silicio, el Silicio Poroso es estudiado hoy en día en diferentes aplicaciones como: elementos activos en circuitos integrados, estructuras electro luminiscentes, dispositivos fotodetectores, dispositivos térmicos y muchas más.<br/><br/>El trabajo que se ha desarrollado como tesis doctoral consiste en estudiar, fabricar y caracterizar estructuras basadas en PS en diferentes medios como el luminoso y el térmico, para 1) establecer sus diferentes comportamientos y 2) desarrollo de dispositivos basados en Silicio Poroso sobre silicio cristalino (PS/c-Si). <br/><br/>Para cada grupo de muestras fabricadas se analizaron las propiedades eléctricas y ópticas en dos tipos de estructuras, Metal/PS/c-Si/Metal (diodo) y Metal/PS/Metal (resistor). Las propiedades eléctricas se han estudiado a partir de modelos DC, AC y térmicos. Las propiedades ópticas se han estudiado a partir de modelos de reflectividad normalizada para un rango espectral desde longitudes de onda cercanos al UV hasta longitudes cercanas al IR y modelos como fotodetectores bajos diferentes fuentes luminosas en el rango visible, cercano al UV y al IR.<br/><br/> El capítulo uno se presenta la introducción de la tesis y los objetos a desarrollar. El capítulo dos detalla el proceso de fabricación y caracterización de las capas porosas, en donde se explican los pasos para la formación de las capas porosas desde la disolución química del silicio con el HF, cubeta de anodización y las condiciones que se necesitan para la formación de los poros. Se muestra también la caracterización morfológica en donde se puede observar las diferentes morfologías presentes en las muestras fabricadas para los dos tipos de silicio cristalino tipo - n y tipo - p.<br/><br/> En el capítulo tres se explicar los diferentes métodos de metalización que se utilizan para depositar los metales a utilizar como contactos de capa gruesa ( screen printing) y capa delgada (evaporación) , además de las diferentes caracterizaciones eléctricas tanto en DC como en AC que se deben realizar para el estudio de los dispositivos fabricados. Se puede observar en este capítulo los diversos resultados de los comportamientos de las propiedades eléctricas en DC y en AC que presentan los dispositivos fabricados tanto resistores (metal/PS/metal) como diodos (metal/PS/c-Si/metal). También se puede determinar los mecanismos de conducción que controlan el contacto del metal con la capa porosa por medio de modelos eléctricos y ecuaciones que nos permiten determinar los diferentes parámetros físicos presentes en las estructuras estudiadas. Finalmente se muestra los resultados obtenidos como aplicación eléctrica para los termistores fabricados comparados con otros termistores fabricados con PS y otros materiales.<br/><br/> El capítulo cuatro detalla las diferentes caracterizaciones de las propiedades ópticas presentes en las capas porosas como la absorción de la luz que está relacionada con la reflectividad normalizada, la detección de luz en el rango espectral y las fotocorrientes obtenidas a diferentes potencias ópticas. Se pueden observar las diferentes caracterizaciones realizadas para los dispositivos fabricados como aplicaciones ópticas, tanto las capas antireflectivas (ARC) para los diferentes substratos de silicio tipo - n y tipo - p comparándolas con otros trabajos publicados. Al igual que las ARC también se muestran los resultados obtenidos para la detección de luz con diferentes fuentes luminosas al igual para diferentes potencias ópticas.<br/><br/> En el capítulo cinco se exponen las conclusiones finales obtenidas para el trabajo presentado en la tesis doctoral, en el capitulo seis se presentan las publicaciones obtenidas donde se han reportado los diferentes resultados presentados en la tesis doctoral y para finalizar las referencia utilizadas como base para realizar los estudios y los diferentes análisis.