Capítulo 3: Procedimiento experimental negativos (polarización directa e inversa). Para ello se usó un Potenciostato/Galvanostato ACM Gill AC con un electrodo de referencia de calomel Accumet, como contra-electrodo un alambre de platino de 0.25 mm de diámetro (Aldrich) y como electrolito una solución 0.1 M de Bu4NPF6 (Fluka Chemika) en CH3CN (Aldrich)[8]. El procedimiento se realizó a velocidades de barrido de 10 y 50 mV/s, bajo un flujo constante de nitrógeno, según la configuración que se muestra en la Figura 3.5. Los electrodos de trabajo consistieron en películas elaboradas por SC a partir de soluciones en CHCl3 (2 g/l), las cuales fueron depositadas sobre sustratos recubiertos con ITO (Aldrich)[9].
Figura 3.5: Esquema experimental de las pruebas de voltametría cíclica
Litografía de sustratos de ITO
Para poder realizar más de una prueba en un solo dispositivo, se elaboró una impresión litográfica sobre la capa del ánodo de ITO (ver Apéndice II), con lo cual se crearon cuatro zonas de prueba (Figura 3.6). El depósito del material fotosensible (Microposit S1813 Positive Photoresist) se realizó por SC usando una velocidad de 2000 rpm/30 s y un posterior secado a 90ºC/30 min. Para la impresión, se empleó como retícula una lámina de acetato para transparencias con el diseño deseado. Para la exposición a radiación UV, se usó una lámpara UV de 6 W de potencia ajustada a 366 nm, empleando un tiempo de exposición de 4 min a una distancia de 3 cm de la lámpara al sustrato. Para el revelado, los sustratos fueron sumergidos por espacio de 1 min en el revelador (Microposit MF-319 Developer), enjuagados con agua destilada y secados a 100ºC. El ataque químico para la eliminación del ITO en las áreas no deseadas, se llevó a cabo introduciendo los sustratos en una solución ácida de HNO3 (Analab, 65%) y HCl (Aldrich, 37%), a 50ºC por un lapso de 3 min. La película fotosensible fue retirada por ultrasonido sumergiendo los sustratos por 1 min en el líquido removedor (Microposit 1165 Remover). Finalmente, el aislamiento eléctrico de las áreas correspondientes a los ánodos se verificó con un óhmetro ajustado a una escala de k .
Figura 3.6: Esquema del diseño litográfico para los diodos
Limpieza de sustratos de ITO
Técnicas ampliamente reportadas señalan el uso de diversos solventes así como de detergentes para la limpieza de sustratos con ITO. Debido a que la mezcla sulfocrómica (empleada para la limpieza de sustratos de vidrio y cuarzo) solubiliza la capa de ITO, para la
Capítulo 3: Procedimiento experimental eliminación de grasas e impurezas microscópicas sobre la superficie del ánodo se llevó a cabo un estudio, buscando la mejor metodología de limpieza acorde con los materiales y equipos disponibles, considerando para ello algunas técnicas reportadas[10]. Tales métodos se resumen a continuación:
1. Inmersión de los sustratos en el solvente y en ultrasonido por 15 minutos, renovando el solvente cada 5 minutos. Inmersión en agua desionizada y en ultrasonido por 10 minutos, renovando el agua cada 5 minutos. Secado en estufa a 60ºC por 20 minutos.
2. Inmersión de los sustratos en el solvente y en ultrasonido por 15 minutos a 40ºC, renovando el solvente cada 5 minutos. Inmersión en agua desionizada y en ultrasonido por 10 minutos, renovando el agua cada 5 minutos. Secado con nitrógeno gaseoso a presión y en estufa a 60ºC por 20 minutos.
3. Inmersión de los sustratos en detergente. En ultrasonido por 15 minutos. Inmersión en agua desionizada y en ultrasonido por 10 minutos, renovando el agua cada 5 minutos.
Secado con aire a presión y en estufa a 60ºC por 20 minutos.
4. Inmersión de los sustratos en el solvente y en ultrasonido por 15 minutos, renovando el solvente cada 5 minutos. Inmersión en detergente y en ultrasonido por 10 minutos, renovando cada 5 minutos. Inmersión en agua desionizada y en ultrasonido por 10 minutos, renovando el agua cada 5 minutos. Secado con aire a presión y en estufa a 60ºC por 20 minutos.
Como solventes se emplearon acetona, tricloroetileno y etanol; todos grado reactivo (Aldrich). Como detergente se empleó Alconox, en una proporción de 10 g por cada litro de agua destilada. El nivel de limpieza superficial de los sustratos se analizó por espectroscopía UV-Vis (midiendo la transmitancia de luz en el rango de 400 a 700 nm) y por LSCM en la modalidad de luz transmitida.
Para analizar el posible deterioro de la capa de ITO, debido al tratamiento de limpieza, se llevaron a cabo mediciones de espesor y de resistividad de superficie. El espesor se obtuvo
por la técnica de reflectancia espectral2 en un rango de 250-1100 nm, empleando un equipo Filmetrics F-20. Las mediciones de resistividad de superficie se obtuvieron usando un electrómetro Keithley 6517A, bajo el procedimiento descrito anteriormente para las pruebas de conductividad de superficie (Figura 3.4).
Depositación de la película orgánica
El efecto del espesor de la película orgánica en el comportamiento de los diodos, se evaluó usando soluciones de 2, 5 y 10 g/l en CHCl3, las cuales fueron depositadas por SC (2000 rpm por 20 segundos) sobre sustratos con ITO previamente sometidos a un proceso de litografía, como se mencionó anteriormente. Los resultados se muestran en el Capítulo 9.
Evaporación del cátodo
Como cátodo se usó aluminio (Lesker Co., 99.99%) depositado con una evaporadora de alto vacío Intercovamex TE18P. Para evaluar el efecto de la velocidad de evaporación y del espesor de la capa de aluminio sobre la película orgánica, se elaboraron películas sobre sustratos con ITO del polímero pPEOC12 por SC empleando soluciones de 2g/l. Las velocidades de centrifugación fueron de 2000 rpm obteniéndose espesores de película de 80- 90 nm. Para la evaporación de aluminio se usaron velocidades de 2-5, 15 y 30 Å/s, variando el espesor de aluminio evaporado en 50, 100 y 200 nm. El proceso de evaporación se llevó a cabo usando una presión de vacío de 2 10-5 torr. El efecto de los parámetros de evaporación de aluminio, sobre la morfología de la película orgánica, se estudió por LSCM, con la disposición que se muestra en la Figura 3.7.
2 Mediciones realizadas en el Centro de Investigaciones en Óptica (León, Guanajuato).
Capítulo 3: Procedimiento experimental
Figura 3.7: Esquema de análisis para el estudio del efecto de la evaporación de aluminio sobre la morfología de la película orgánica