La ciencia de los materiales es un campo interdisciplinario que se ocupa de inventar nuevos materiales y mejorar los ya conocidos, mediante el desarrollo de un conocimiento más profundo de las relaciones entre microestructura, composición, síntesis y procesamiento. Un material funcional es aquel que se utiliza según sus propiedades funcionales como propiedades químicas, magnéticas y optoelectrónicas. Su precio suele ser alto y su uso y clasificación son múltiples. Es este laboratorio se trabaja en la producción y caracterización de materiales para aplicaciones a la optoelectrónica, recubrimientos anticorrosivos, fotocatalizadores; así como materiales ferroeléctricos.
Dr. Martín Guadalupe Zapata Torres
Extensión: 67750
mzapatat@ipn.mx
Dr. José Luis Fernandez Muñoz
Extensión: 67774
jlfernandez@ipn.mx
Extensión del laboratorio: 67750
Aplicaciones Crecimiento de películas delgadas de materiales ferroeléctricos, Oxidos Semiconductores, Oxinitruros de Titanio, Compuestos cuaternarios. Todo lo anterior en forma reactiva o partir de blancos estequiometricos. Descripción La preparación de películas delgadas por el método de sputtering o Erosión Catódica, es uno de los procesos más versátiles en términos de la amplia gama de materiales que pueden ser obtenidos en forma de película. Diferentes materiales pueden ser erosionados de una superficie, llamada blanco, para ser depositados en una superficie de interés, conocida como sustrato. El material depositado puede mantener su composición y estructura originales o modificarse de manera controlada. Este proceso involucra esencialmente arrancar un átomo o molécula de la superficie del blanco que bajo condiciones adecuadas puede viajar a través del espacio hasta colisionar y condensarse en la superficie del sustrato. Esta línea de trabajo esta orientada al crecimiento de películas delgadas de óxidos semiconductores y de materiales ferroeléctricos utilizando la técnica de RF Sputtering. En particular se están estudiando el TiO2; el BaTiO3; SrTiO3; BaSrTiO3, TiOxNy. Estos materiales, dependiendo de la aplicación que se esté buscando se pueden impurificar, o tratar de obtener compuestos ternarios o cuaternarios.Las aplicaciones especificas para los que se están trabajando estos materiales son: Memorias Ferroeléctricas, Memorias resistivas, Recubrimientos para implantes óseos, materiales fotocatalíticos. Este sistema cuenta con controladores de flujo másico, válvula de conductancia variable, balanza de cuarzo para el control de espesores, dos magnetrones, sistema de bombeo turbomolecular, válvulas neumáticas, horno para tratamiento térmico in situ. Se ha desarrollado la automatización del sistema utilizando Labview.
Aplicaciones Tratamiento térmico en atmosfera controlada. Crecimiento de cristales por reacción en estado Sólido. Descripción Este horno tiene 3 zonas de calentamiento, las cuales son controladas de manera independiente, con un rango de trabajo de hasta 1200 °C. Se puede variar el diámetro de los tubos de cuarzo utilizados, poniendo los adaptadores de las tapas apropiados, hasta un máximo de 4 pulgadas. Los controladores de temperatura pueden programarse para obtener rampas de calentamiento. Este lo utilizamos para el crecimiento de cristales por reacción en estado sólido; así como el tratamiento térmico en atmósfera controlada.
Aplicaciones Este equipo es un sistema integrado con diversas técnicas electroquímicas, el cual cuenta con las técnicas más importantes y usadas para caracterizar recubrimientos. Descripción Sistema potenciostato/galvanostato con analizador de respuesta a las frecuencias modelo VersaSTAT 3 de la marca Princeton Applied Research, el cual cuenta con la instrumentación y software necesarios para realizar múltiples pruebas de corrosión, técnicas electroquímicas pulsadas y en escalones, y espectroscopia de impedancia electroquímica. Este sistema cuenta con las siguientes características: a) Conexiones para la celda de 2, 3 y 4 terminales. b) Voltaje ± 12 V, Corriente ± 650 mA. c) Analizador de respuesta a las frecuencias, con un rango de frecuencias de 10 µHz a 1 MHz. d) Software VersaStudio.
Aplicaciones Caracterización eléctrica de materiales a baja temperatura, en un rango de 10°K a 450 °K. Se pueden realizar mediciones de Corriente Voltaje en materiales de alta resistividad. Descripción Sistema para caracterización eléctrica a baja temperatura, el cual cuenta con la electrónica e instrumentación necesaria para realizar mediciones de resistividad contra temperatura de manera controlada. Tiene ventanas de cuarzo para realizar iluminación a las muestras. El sistema esta integrado por: a) Un criostato marca, Applied Research System, con un compresor de Helio. Rango de trabajo de 10°K a 450°K. Cuenta con un sistema de bombeo mecánico, controlador de temperatura, 8 cables para realizar las interconexiones. b) Electrometro Keithley modelo 6417, para realizar mediciones de alta resistividad, capaz de medir resitividad de 1014 Ohms. c) Fuente de Voltaje Keithley, modelo 2400, para mediciones de mediana resistividad. Este sistema esta automatizado utilizando Labview.
Aplicaciones Crecimiento de películas de compuestos semiconductores II-VI, en forma binaria o ternaria. Evaporación de metales para que sirvan como contactos para mediciones eléctricas. Se le puede adicionar un sistema para realizar sellado de ámpulas de cuarzo en alto vacío, para realizar crecimiento de cristales por reacción es estado sólido. Descripción En este equipo se realiza el crecimiento de semiconductores utilizando la técnica de CSVT-FE. Lo utilizamos fundamentalmente para producir compuestos ternarios semiconductores. Cuenta con un sistema de bombeo turbomolecular, acoplado con una bomba mecánica, capaz de alcanzar una presión base de 1x10-5 Torr. Tiene 3 fuentes de poder de 3000 W (10V 300 A). Adicionalmente posee la instrumentación para sellar ámpulas de cuarzo en alto vacío (para realizar el crecimiento de cristales por reacción en estado sólido). También tenemos acoplado una campana para realizar el depósito de contactos por evaporación. El equipo tiene un control de temperatura para el crecimiento de las muestras, el cual se encuentra automatizado utilizando Labview.
Aplicaciones Caracterización eléctrica de materiales semiconductores utilizando la técnica de Corriente Voltaje, Corriente Voltaje Pulsado, y Capacitancia Voltaje. Tiene la capacidad de caracterizar memorias no volátiles de diferentes tipos (alternancia resistiva, Ferro eléctricas, Cambio de Fase, etc.) Descripción Sistema para caracterización de semiconductores modelo 4200-SCS, el cual cuenta con la electrónica para implementar las técnicas de mediciones de resistividad eléctrica por cuatro puntas, Capacitancia Voltaje y Corriente Voltaje pulsado. Este sistema cuanta con las siguientes partes: Sistema de caracterización de semiconductores modelo 4200-SCS/F con pantalla plana, equipado con dos unidades de fuente -medición de mediana potencia marca Keithley Instruments. Dos unidades de fuente - medición de alto poder para el modelo 4200-SCS, con rangos de medición de 1 A a 100 fA, 200 V a 1 μV, potencia de 20 Watts marca Keithley Instruments. Cuatro preamplificadores remotos para las unidades de fuente-medición 4200 y 4210, extiende la resolución a 0.1 fA, modelo 4200-PA marca Keithley Instruments. Una unidad de medición Capacitancia-Voltaje con un rango de 1 KHZ a 10 MHZ modelo 4210-CVU marca Keithley Instruments. Unidad de medición de dos canales para mediciones corriente-voltaje ultra rápida, modelo 4225-PMU marca Keithley Instruments. Dos amplificadores remotos de un canal con modulo de alternancia para el 4225-PMU, modelo 4225-RPM marca Keithley Instruments. Este sistema contiene el software necesario para implementar las técnicas de medición.
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