Thesis
Aplicaciones de radiometría fototérmica infrarroja en la caracterización de materiales semiconductores y metálicos
Fecha
2008-10-22Registro en:
Rojas Rodríguez, Ignacio. (2004). Aplicaciones de radiometría fototérmica infrarroja en la caracterización de materiales semiconductores y metálicos (Maestría Tecnología Avanzada), Instituto Politécnico Nacional, Centro de Investigación en Ciencia Aplicada y Tecnología Avanzada, Unidad Legaria, México.
Tesis (Maestría en Tecnología Avanzada), Instituto Politécnico Nacional, CICATA, Unidad Legaria, 2003, 1 archivo PDF, (86 páginas). tesis.ipn.mx
Autor
Rojas Rodríguez, Ignacio
Institución
Resumen
RESUMEN: Las técnicas fototérmicas cubren una variedad muy amplia de aplicaciones en la caracterización de materiales semiconductores basadas en la conversión de la energía óptica en calor. Esta conversión de energía óptica en energía térmica, depende del coeficiente de absorción óptica del material a una determinada longitud de onda. Para esto es necesario contar con sistema que pueda detectar estas conversiones de energía, donde estos procesos son el origen de los efectos fototérmicos y las técnicas de análisis. Es importante desde el punto de vista tecnológico y económico, tener un sistema para la caracterización de materiales, no destructivo, sin que con esto se afecten las propiedades de los materiales analizados. En México no ha habido un desarrollo en el área de semiconductores, ya que la mayoría de los semiconductores vienen incluidos como parte del equipo, como circuitos electrónicos, y sus producción y caracterización es pobre y como sabemos en México se fabrican y se arman una gran cantidad de dispositivos electrónicos, lo que representa una gran oportunidad de aplicación de esta técnica. Este proyecto tiene como finalidad desarrollar un sistema de Radiometría Fototérmica Infrarroja (RFI), para la caracterización de semiconductores y metales. En metales principalmente para la detección de defectos internos y superficiales sin llegar a destruir las piezas analizadas, y que este análisis pueda llevarse a cabo in situ, inicialmente en esta tesis hacer una evaluación cuantitativa. En Querétaro la mayor parte de las empresas son metal mecánica, esto significa que el campo de aplicación de esta técnica puede ser en un amplio rango de industrias. Esta técnica puede ser aplicada también en la determinación de espesores de recubrimientos, como pinturas, recubrimientos duros en herramientas resistentes a la abrasión, en la caracterización de materiales polímetros, etc. En este trabajo de tesis se analizaron materiales semiconductores como Silicio y Antimoniuro de Galio (GaSb) y un pistón automotriz reforzado con un inserto de acero utilizado como refuerzo. En el caso de los semiconductores, se llevó a cabo un análisis fototérmico para determinar la homogeneidad de las obleas de Si y GaSb para determinar si son adecuadas para la fabricación de circuitos electrónicos. En el caso del pistón automotriz, la radiometría fototérmica infrarroja se utilizó para detectar defectos en el material. En este caso el inserto de acero se consideró como un defecto, el cual fue identificado debido a las diferentes características térmicas del acero con respecto al aluminio. Con esto podemos confirmar la versatilidad de la RFI, ya que es una técnica que puede aplicarse en el análisis y caracterización de una amplia variedad de materiales, y tiene la ventaja que es una técnica de análisis no destructiva y de no contacto que se aplica in situ. ABSTRACT: The Photothermal Techniques cover wide applications in the characterization of semiconductors materials on the basis of optical energy conversion in heat. This optical energy conversion to thermal energy, depend of the optical absorption coefficient of the material to a specific wavelength. In order to analyze this characteristic is necessary to have a system that it can detect this energy conversions, where the this process are the origin of Phothermal effects and the analyses techniques. Is important of the technology and economics point of view, to have a system to characterization of materials non-destructive without affect the properties of analyzed materials. In Mexico there aren’t a development in the semiconductors area, because all semiconductors are part of electronic equipment as chips in electronic circuits, but these devises aren’t produce in Mexico and aren’t characterized too and as we know in Mexico are manufactured and construct many electronic devises, it represent a great opportunity of application of Phothermal Radiometric Infrared (PTR) technique. The objective of this thesis is developing a system of PTR to characterize semiconductors materials and metals. In metals mainly to detect internal and superficial defects without destroy the analyzed parts, and to carryout this analysis in situ to qualitative evaluation. In Queretaro the most of industries are metal mechanics, this mean the application field of this technique is widely applicable to many industries. The PRT is a technique that it can applied to determine the thickness of coating paints, hard coating in cut tools (for machining operations), characterizations of polymers materials, etc. In this thesis were analyzed semiconductors materials as Silicon Gallium antimony (GaSb) and automotive piston reinforced with a steel insert. In the case of semiconductors, a photothermal analysis were carryout to find the homogeneity of silicon wafer and GaSb wafer to determine if these wafers are ready to growth of electronic chips. In the case of automotive piston, the PTR analysis was carryout to detect defects in the piston. In this case the steel insert was considered as a defect (metallic inclusion), which was identified due the different thermal characteristics in comparison with the aluminum. With this analysis we can to confirm the versatility of PTR technique because is technique applicable to the characterization and analysis of many materials and it have the advantage that is a nondestructive and non contact technique and it can to applied in situ.