Tecnología de semiconductores

TECNOLOGÍA ELECTRÓNICA DE SEMICONDUCTORES
ORGÁNICOS: FABRICACIÓN DE TRANSISTORES EN AULAS
DOCENTES

C. VOZ, J. PUIGDOLLERS, I. MARTIN, A. ORPELLA, M. VETTER Y R. ALCUBILLA
Departamento de Ingeniería Electrónica. Escuela Técnica Superior de Ingeniería de
Telecomunicación de Barcelona. Universidad Politécnica de Cataluña

Abstract. En este artículo se describe el proceso defabricación y
caracterización de transistores en capa delgada utilizando
semiconductores orgánicos. Los procesos y equipos utilizados son
suficientemente sencillos, como para poder ser implementados en
asignaturas docentes.

1. Introducción

Los trabajos de laboratorio en las asignaturas de dispositivos electrónicos consisten en general en
la simulación o caracterización eléctrica dedispositivos comerciales. Difícilmente se aborda en dichas
prácticas la fabricación real de dispositivos electrónicos activos. Como mucho se fabrican elementos
pasivos, tales como resistencias o condensadores. Las razones son obvias, para la fabricación de
dispositivos electrónicos con razonables prestaciones eléctricas se necesitan equipos de proceso que en
la mayoría de los casos no existenni en los propios grupos de investigación de las universidades.

En la actualidad, la mayoría de los dispositivos comerciales se fabrican utilizando
semiconductores inorgánicos, tales como el silicio, y sus prestaciones electrónicas son excelentes .No
obstante, en los últimos años ha habido un gran interés en la obtención de dispositivos utilizando
semiconductores orgánicos para suaplicación en sistemas electrónicos que requieran gran área y
prestaciones electrónicas no muy exigentes. Existe una gran cantidad de semiconductores orgánicos, y
la investigación en su síntesis ha realizado un gran progeso en los últimos años, siendo posible en la
actualidad la síntesis de semiconductores orgánicos a la carta, es decir con propiedades
predeterminadas. En general, lossemiconductores orgánicos pueden dividirse en dos grandes grupos
según su estructura química: polímeros, formados por cadenas de monómeros, y oligómeros, formados
por una o unas pocas moléculas. La obtención de capas delgadas de dichos semiconductores es
diferente según estemos tratando con polímeros o con moléculas pequeñas. Para los polímeros el
proceso usual de depósito es a partir de latécnica conocida como spin-coating. El polímero se disuelve
en un disolvente orgánico y a continuación se deposita sobre un substrato. Posteriormente se hace rotar
el substrato a gran velocidad, distribuyéndose todo el líquido sobre su superfície. Con este proceso se
consiguen capas delgadas con buena uniformidad. Por el contrario, los semiconductores orgánicos en
pequeña molécula se depositanmediante evaporación térmica en cámaras de vacío. Con ambas
tecnologías es posible obtener dispositivos con notables propiedades eléctricas.

En este artículo describiremos la fabricación de un transistor de efecto de campo en capa delgada
utilizando procesos tecnológicos simples que pueden realizarse en equipos relativamente económicos.
Los dispositivos se fabricarán utilizandosemiconductores orgánicos de pequeña molécula. El
pentaceno (C22H14), molécula consistente en cinco anillos de benceno enlazados formando una cadena
aromática, es uno de los candidatos más prometedores, y será el utilizado para la fabricación de
nuestros dispositivos, aunque también pueden utilizarse pigmentos como la ftalocianina de cobre (CuPc) o fulereno (C60). Los dispositivos finales tendránáreas de contacto (del orden de los
milímetros) suficientemente grandes para ser caracterizados y manipulados con cierta facilidad.

2. Esquema de la práctica

A continuación describiremos el desarrollo de una práctica de laboratorio que consistirá en la
fabricación de transistores de efecto de campo y su posterior caracterización eléctrica. Los equipos
necesarios para la realización...