Ayer, le entregué a mi supervisora mi Project Plan, ya que hace 2 meses que comencé mi andadura hacia convertirme en Doctor por la Universidad de Edimburgo (merece la pena hacerlo solo por como suena). Este Project Plan pretende exponer, en mayor o menor medida, los objetivos de mi Philoshopy Doctorate (PhD). Así, éste debe incluir una introducción sobre el campo de investigación, la motivación, los objetivos, los posibles resultados, así como un gráfico donde aparezcan los límites temporales de cada uno de los pasos, grosso modo, que debo llevar a cabo para conseguir dichos objetivos. Tan detallado plan pretende, por un lado, definir de manera precisa el proyecto en el que estoy envuelto y, por otro lado, asegurar que es viable y probable que lo termine en 3 años. Aquí se toman bastante en serio que los estudiantes terminen el doctorado en su debido plazo. Aún así, muchos estudiantes alargan 6 o 12 meses su estancia aquí para terminarlo. Eso sí, éste es el más largo plazo que puede ser aplazado.

Dicho esto, voy a ver si puedo explicar en detalle, pero con palabras normales lo que estoy o voy a hacer. Básicamente, estudio la interacción de ondas electromagnéticas (EM) con estructuras periódicas. Este tipo de estructras se denomina “Electromagnetic Band-Gap (EBG)”, y hace referencia a las aplicaciones de filtrado que tienen dichas estructuras. Así, dependiendo de la aplication podemos encontrar Frequency Selective Surfaces (FSS), Photonic Crystal o Photonic Band-gaps. Genéricamente hablando, son estructuras 3D periódicas que evitan la propagación a ciertas frecuencias para cualquier ángulo de incidencia y para cualquier polarización (orientación del campo eléctrico/magnético), aunque en la práctica dichas estructuras varían sus propiedades de filtrado para polarización y ángulo de incidencia.

De esta forma, mi estudio se centra en las estructuras selectivas en frecuencia (FSS). Se pueden definir como array de elementos conductores (strips) o aperturas en un plano metálico (slots). Además, dichos arrays normalemente van acompañados por algún dieléctrico que les confiere estabilidad mecánica (ya que pueden tener un grosor de solo 100nm).

                      

 Estas estructuras están ampliamente estudiadas en la región de microondas, donde son utilizadas en antenas, filtros o radomes. Sin embargo, últimamente ha ganado interés su estudio en la región de infrarrojos, donde pueden ser aplicados para optimizar la eficiencia en células termo-fotovoltaicas (TPV), con el fin de mejorar la transformación de energía proveniente de una fuente de calor, como el sol, en electricidad (aplicaciones en fuentes de energía para satélites son un buen ejemplo). Por otro lado, también tengo que estudiar las posibilidades de fabricar estas FSS sintonizables. Para ello, hay diferentes mecanismos tales como materiales ferroeléctricos, sistemas microelectromecánicos (MEMS), diodos PIN o cristales liquidos, en los cuales me voy a centrar.

Desde el punto de vista teórico, pues, tengo que simular diferentes structuras con diferentes elementos, formas y tamaños con el fin de obtener las características de filtrado que mejor se adapten a la aplicación en concreto. Por ejemplo, para las células TPV es importante insesibilidad al angulo de incidencia, alto roll-off (transición paso-banda a banda-eliminada), así como, las estructuras que menor pérdidas tengan (las pérdidas en metales en infrarrojos no pueden ser desestimadas como se hace en microondas).

 Por otro lado, desde el punto de vista de fabricación, debo buscar las mejores formas de fabricar dicho elementos, ya sean de una capa o muchas capas para conferir mayor complejidad a la respuesta del filtro, así como minimizar las pérdidas. Para ello, en el Scottish Microelectronics Centre, contamos con numerosas herramientas. Tareas que debo realizar son depositar polyimide, SiO2 o aluminio con diferentes spinner o sputterer. Además, debo usar fotolitografía con el respectivo depósito del fotoresistor (máscara) para grabar las estructuras en el aluminio, quitar los restos mediante “etching”, etc…

                         

Por otro lado, también tengo que medir los dispositivos fabricados. Para ello, cuando tengo que hacer alguna medida, reservo el Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FT/IR) en el departamento de química. Además, para tomar fotos de los chips fabricados puedo usar el Scannig Electron Microscope (SEM); para medir el grosor de las capas del substrato se puede usar el Nanospec, etc…

Como podéis ver, puedo fabricar casi cualquier cosa que me proponga en el campo que estoy estudiando. El centro donde estoy haciendo el doctorado está muy bien dotado, ya que hay bastante dinero puesto en él, cosa que se agradece a la hora de hacer cualquier investigación.

Si tenéis alguna duda sobre lo que estoy haciendo, sentíos libres de dejarme algún comentario preguntándome