Resultados experimentales

Con el fin de evaluar la exactitud de nuestro modelo, se han realizado pruebas des- tructivas en antenas pajarita de titanio. Utilizando un sistema de puntas de las sondas, (Micromanipulador Co. Inc., modelo 7A), se ha aplicado una tensi´on DC a los dispo- sitivos individuales. Las sondas nos han permitido medir la resistencia de las antenas individualmente y distinguirlas del Rin-chip, esta ´ultima de un valor de 1.75 kΩ. Por lo

tanto la resistencia inicial de estos dispositivos se midi´o, siendo Rant= 4.4kΩ.

Para obtener los valores experimentales, la Rext se fija en 1kΩ. La corriente que fluye

a trav´es del dispositivo se var´ıa mediante el Vbias, en pasos de 0.5V. Los resultados en 4

diferentes muestras, arrojan que para un Vbias = 10.3±0.2V , valor para el que el dispositivo

Figura 2.21:Im´agenes SEM de las antenas despu´es de los test destructivos. a) Da˜no cr´ıtico, se observa el circuito abierto y b) Da˜no de oxidaci´on donde se aprecia la textura granular.

circuito abierto. Este valor coincide con nuestra simulaci´on, donde por lo general, estos experimentos llevaron alrededor de 30 minutos. Sin embargo, se observ´o que en muestras en las que la Vbias se fij´o en un valor m´as bajo para un tiempo m´as largo, la alta resistencia

se mantuvo incluso cuando la Vbias se redujo. Esto nos obliga a pensar en la generaci´on de

un da˜no no cr´ıtico, as´ı como en la aparici´on de otros tipos de anomal´ıas estructurales, las cuales causan un da˜no permanente.

Para evaluar de una forma m´as precisa la naturaleza de los posibles da˜nos inducidos, se han registrado im´agenes de microscop´ıa electr´onica (Scanning Electron Microscopy, SEM ) obtenidas despu´es de las pruebas, y que son mostradas en la figura 2.21. Tal y como se describ´ıa anteriormente, se distinguen dos tipos de efectos: da˜nos cr´ıticos y de oxidaci´on. El da˜no cr´ıtico, que se caracteriza por una p´erdida repentina de la conduc- tividad, ya que la corriente no puede fluir por todo el circuito, se identific´o como un circuito abierto por alguna grieta en la estructura met´alica. El modelo predice dos ´areas da˜nadas sim´etricas situadas en ambos extremos de la geometr´ıa pajarita. Sin embargo, las impurezas de materiales o inhomogeneidades geom´etricas y asimetr´ıas, que se dan por motivos de construcci´on, favorecen una regi´on sobre la otra. Este efecto se muestra en la figura 2.21, ya que el da˜no s´olo se aprecia en una parte de la pajarita. Es importante destacar que, una vez generado el da˜no en una zona especifica, las diferencias de ´esta con su sim´etrica se incrementar´an progresivamente, acentuando su debilidad y causando finalmente el deterioro de esa zona.

El da˜no producido mediante oxidaci´on parece estar relacionado con cambios en la com- posici´on del material. Los dispositivos en la figura 2.21 se ven afectados por la oxidaci´on. En particular, la figura 2.21.b muestra c´omo la textura superficial cambia claramente alrededor de una de las l´ıneas de conexi´on, donde se observa una estructura granular.

Este da˜no se interpreta como un proceso de recocido al aumentar la tensi´on de polari- zaci´on y elevarse la temperatura. Este proceso t´ermico aumentar´a la capa de ´oxido, que dependiendo de la temperatura y tiempo de oxidaci´on, ser´a una mezcla de oxido crista- lino y amorfo formando una pel´ıcula de rutilo T iO2. En general, se ha observado que la

rugosidad superficial aumenta durante la oxidaci´on t´ermica a temperaturas alrededor de 1000K [74] ,[75]. Por otra parte, teniendo en cuenta la baja conductividad del rutilo y la estructura granular de la capa de ´oxido, la respuesta electromagn´etica de la antena ´optica puede verse afectada, modificando de esta forma su resonancia.

2.5.4.

Conclusiones de la secci´on

Los resultados de las simulaciones num´ericas de las antenas ´opticas con geometr´ıa de pajaritas, muestran que las corrientes generadas por la radiaci´on electromagn´etica son ge- neralmente m´as bajas que las generados por el circuito de polarizaci´on. La geometr´ıa de las antenas es importante, debido a que algunas partes de la estructura resonante pueden actuar como disipadores t´ermicos y mejorar, de esta forma, la robustez del dispositivo. Tambi´en se pone de manifiesto c´omo los dispositivos fabricados mediante la configura- ci´on de bol´ometros distribuidos son m´as robustos que los que utilizan nanobol´ometros en el punto de alimentaci´on de la antena. Ambas propiedades: geom´etricas y materiales, se combinan para establecer un l´ımite de seguridad a la hora de operar con estos dis- positivos. Las pruebas destructivas experimentales muestran una tensi´on de polarizaci´on cr´ıtica de 10.3 ± 0.2V. Este resultado coincide con la simulaci´on que predice un voltage cr´ıtico de 11.2V y por tanto, valida el modelo y el uso de las consideraciones multif´ısicas computacionales para evaluar la robustez de los dispositivos.

Por otra parte, diferenciamos entre el da˜no cr´ıtico y el de oxidaci´on. El da˜no cr´ıtico consiste en romper la conductividad mediante la apertura de algunas partes de la cone- xi´on, como muestran las im´agenes SEM. El da˜no de oxidaci´on parece estar causado por un proceso de recocido, donde se genera ´oxido de Ti o Rutilo, T iO2. Este proceso cambia

la textura de la superficie, como muestran las im´agenes de SEM que se han expuesto. Los experimentos muestran un incremento de la resistencia inicial mostrada por la antena, cuando previamente ´esta se ha visto expuesta a valores elevados tensi´on. En resumen, se puede concluir que un dise˜no correcto de las l´ıneas principales y l´ıneas de carga es decisivo para establecer un m´etodo que aumente notablemente la robustez de las antenas ´

opticas que trabajan como bol´ometros distribuidos o los que usan una configuraci´on de nanobol´ometro cl´asico en su punto de alimentaci´on. Esta configuraci´on con nanobol´ome- tro sufre da˜nos a voltajes m´as bajos que los dispositivos que trabajan como bol´ometros distribuidos.