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Journal of Materials Education 
Universidad Autónoma del Estado de México: University of North Texas
vsm@.uaemex.mx 
ISSN (Versión impresa): 0738-7989
MÉXICO
 
 
 
 
2000 
D. Braun / K.B. Kingsbury / L.S. Vanasupa 
POLÍMEROS SEMICONDUCTORES PARA LA EDUCACIÓN MULTIDISCIPLINARIA 
Journal of Materials Education, primavera, año/vol. 22, número 1-3 
Universidad Autónoma del Estado de México: University of North Texas 
Toluca, México 
pp. 14-19 
 
 
 
 
 
mailto:vsm@.uaemex.mx
http://www.redalyc.org/
Journal of Materials Education, Edición en Español Vol. 22(1-3): 14-19 
 
 
 
 
 
 
 
POLÍMEROS SEMICONDUCTORES PARA LA EDUCACIÓN 
MULTIDISCIPLINARIA 
 
D. Braun,1 K.B. Kingsbury2 y L.S. Vanasupa3 
 
1Electrical Engineering Dept., California Polytechnic State University, San Luis Obispo, CA 93407, 
USA; dbraun@calpoly.edu; 2Dept. of Chemistry and Biochemistry, California Polytechnic State 
University, San Luis Obispo, CA 93407, USA; kkingsbu@calpoly.edu; 3Materials Engineering Dept., 
California Polytechnic State University, San Luis Obispo, CA 93407, USA; lvanasup@calpoly.edu. 
 
 
RESUMEN 
 
El Politécnico de California está en el proceso de revolucionar cómo los estudiantes de ciencia e 
ingeniería aprenden sobre los materiales semiconductores. Actualmente, los polímeros 
semiconductores atraen una gran atención, así como los temas de diferentes proyectos de 
investigación y desarrollo. Los polímeros semiconductores son también excelentes materiales con los 
cuales enseñar las relaciones estructura-propiedad, la síntesis de polímeros, la preparación de 
películas de polímeros, propiedades ópticas y electrónicas, los principios de fabricación de 
dispositivos de semiconductores y las pruebas de dispositivos. 
 
Un beneficio clave de estos materiales es que estimulan la participación del estudiante en las 
actividades educativas que unen a varias disciplinas. Los polímeros semiconductores mejoran el 
aprendizaje del estudiante al transformar los conceptos normalmente poco claros de los 
semiconductores a una forma más tangible para los estudiantes en las diferentes disciplinas: los 
estudiantes de química crean aplicaciones electrónicas para los compuestos que ellos sintetizan, los 
estudiantes de ingeniería de los materiales aprenden sobre las técnicas óptico-electrónicas y los 
estudiantes de ingeniería eléctrica adquieren experiencia con los conceptos centrales de los 
dispositivos semiconductores. 
 
Este ensayo describe los proyectos interdisciplinarios en los cuales, estudiantes y académicos han 
participado hasta ahora, particularmente durante la fase de diseño y construcción de un laboratorio. 
 
Palabras clave: polímeros semiconductores, educación multidisciplinaria en el laboratorio. 
 
 
INTRODUCCIÓN 
 
Los polímeros semiconductores mezclan varias 
propiedades materiales atractivas que permiten 
aplicaciones a bajo costo y únicas. Mucho interés 
en el polímero y los diodos orgánicos que 
emiten luz, así como los foto-diodos derivan de 
su potencial para entregar la siguiente 
generación de sensores de imagen y 
dispositivos de multimedia planos y flexibles.1-10 
 
 
Polímeros Semiconductores para la Educación Multidisciplinaria 
 
 
15
Mientras forman parte de las materias de 
numerosas investigaciones y proyectos de 
desarrollo, los polímeros semiconductores 
también son excelentes materiales con los 
cuales enseñar una amplia gama de temas de 
ingeniería a nivel de licenciatura, extendiéndose 
desde lo macroscópico hasta lo microscópico. 
Por ejemplo, los sistemas de ingeniería de 
muestra y sensores de imagen basados en los 
polímeros semiconductores requiere de 
aplicaciones que muestran a los estudiantes 
conceptos tales como las relaciones estructura-
propiedades, síntesis de polímeros, preparación 
de los foto-polímeros, propiedades ópticas y 
electrónicas, principios de fabricación de los 
dispositivos semiconductores y la prueba de los 
dispositivos. 
 
El uso de un diodo polimérico emisor de luz, 
(DEL) como un ejemplo, ilustra varias 
características de los polímeros 
semiconductores como métodos de instrucción 
multidisciplinaria. Un polímero DEL consiste 
esencialmente de una capa de plástico entre dos 
electrodos. La figura 1 muestra la geometría del 
dispositivo. Al aplicar un voltaje positivo al 
ánodo relativo al cátodo causa un flujo de 
corriente a través de la capa del polímero y una 
emisión de luz desde la capa del polímero a 
través del fondo transparente del electrodo y del 
substrato. 
 
 
vos son relativamente baratos y 
r, debido a su geometría simple. 
atricial pasiva o sensor de 
s resulta al unir al ánodo dentro de las 
columnas y al cátodo en las filas que forman un 
arreglo de píxeles de las intersecciones entre los
a del polímero a través del fondo 
ansparente del electrodo y el substrato. Los 
 
polvo. 
 de 
guantes. 
orador al vacío. 
http://www.ee.calpoly.edu/~dbraun/polyelec/, nos 
sem tos de laboratorio y 
 
l
 
 
Los dispositi
fáciles de hace
Una muestra m
imágene
 
electrodos el cátodo y ánodo. Al aplicar una 
fuerza a un ánodo y otra opuesta a un cátodo, 
causa la emisión de luz y permite la detección 
de ésta en el píxel compartido por los dos 
electrodos. 
 
Figura 1. Geometría del polímero DEL. Al 
aplicar un voltaje positivo al ánodo relativo al 
cátodo causa que la corriente fluya a través de 
la capa del polímero y la emisión de luz, sea 
desde la cap
tr
dispositivos creados en substratos plásticos 
pueden tener propiedades mecánicas flexibles.3-5 
 
La figura 2 muestra dónde se lleva a cabo cada 
uno de los pasos en la secuencia de fabricación 
en el laboratorio de polímeros electrónicos. 
 
1) Preparar el substrato en un área libre de
2) Transferir el substrato a una caja de guantes. 
3) Cubrir la capa del polímero. 
4) Transferir el substrato cubierto a la caja
5) Depositar el electrodo superior metálico en 
un evap
6) Distinguir los polímeros DEL. 
 
El sitio web del laboratorio, 
da más información sobre los polímeros 
iconductores, los proyec
los módulos de estudio. 
 
Figura 2. Laboratorio de Polímeros Electrónicos. 
Las muestras proceden de la parte frontal derecha a 
a izquierda anterior del laboratorio de prueba y 
fabricación. 
Substrate 
ITO Anode 
Polymer Film 
Metal Cathode Cátodo Metálico 
Capa del Polímero 
Ánodo ITO 
Substrato 
 
 
 
 
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DISCUSIÓN 
 
Desarrollo de la currícula 
 
L
p
as actividades educativas utilizan los 
olímeros semiconductores y sus dispositivos 
 ofrecidos en las diferentes 
pecíficamente, los polímeros 
emiconductores hacen posible los nuevos 
para los cursos 
nlistados en la tabla 1. 
ores 
o(s) de polímeros semiconductores 
en los cursos
disciplinas. Es
s
m
e
ódulos de laboratorio 
 
Durante el primer año, los estudiantes de 
ingeniería del Politécnico de California tienen 
su primera presentación práctica a la rama de 
manufactura de ingeniería eléctrica por medio 
del IME 157, Manufactura Electrónica. El 
 
componente práctico del curso hace que los 
estudiantes fabriquen un proyecto a su elección. 
Los estudiantes llevan a cabo cada actividad 
necesaria para trasladar los diagramas de los 
circuitos hacía un prototipo de ingeniería. Ellos 
forman el tablero impreso de circuitos (TIC), 
llevan a cabo la litografía TIC, eligen entre las 
técnicas de soldadura automática o manual, 
insertan los componentes, diseñan y construyen 
un chasis y prueban el prototipo. Los cursos 
teóricos también incluyen las técnicas de 
fabricación de los dispositivos 
semiconductores. Al unir la demostración del 
proceso del dispositivo del polímero 
semiconductor a esta experiencia se refuerza el 
impacto del curso. 
Tabla 1. Currículo de los módulos basados en los polímeros semiconduct
Nombre y título del curso Módul
IME 157 Demo
Manufactura electrónica 
stración sobre la fabricación de un polímero DEL 
MATE Espect 345 
dades Electrónicas del LaPropie bora-Espec
 torio de Materiales 
roscopía de Fotoluminiscencia 
troscopía de Electroluminiscencia 
Experimento de la relación estructura-propiedad en un
polímero 
EE 422 
Laboratorio Electrónico de Polímeros 
Técnicas de preparación de substratos 
Preparación de la solución del polímero 
Recubrimiento de la capa del polímero 
Evaporación al vacío 
Caracterización del dispositivo 
CHEM 447 
Laboratorio de Polímeros y 
Recubrimientos 
Síntesis de un polímero semiconductor 
Fabricación y prueba de un DEL polimérico 
 
MATE 345, las propiedades electrón
ópticas y magnéticas del laboratorio
materiales, forma
icas, 
 de 
módulos espectroscópicos litera
permiten a los estudiantes o
n parte del esquema básico de 
lmente le 
bservar la 
fotoluminiscencia y la electroluminiscencia. 
tes 
teresados en la electrónica de 
ingeniería de materiales y sirve para proveer 
una profundidad adicional sobre temas de 
materiales para ingeniería electrónica, 
ingeniería en sistemas computacionales y física. 
Los polímeros semiconductores proveen una 
excelente base de aprendizaje para este curso ya 
que su operación está basada en una 
combinación de los principios que se enseñan 
en el curso. Debido a que las aperturas de 
energía de algunos polímeros semiconductores 
se encuentran en el rango de luz visible, los tres 
 
En EE 422, Laboratorio Electrónico de 
Polímeros, los estudiantes aplican su 
conocimiento sobre la fabricación de 
dispositivos sólidos y la caracterización para 
construir y analizar su función basándose en un 
polímero semiconductor. Los estudian
in
semiconductores aprenden cómo distinguir los 
dispositivos semiconductores como diodos y 
transistores. En teoría, los estudiantes también 
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Polímeros Semiconductores para la Educación Multidisciplinaria 
 
 
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deberían de aprender cómo estos dispositivos 
funcionan internamente. Dicha comprensión es 
crucial para el trabajo posterior en el curso, 
pero los conceptos son relativamente 
sofisticados. Consideremos un diodo inorgánico 
emisor de luz. Es posible observar bajo un 
microscopio que los pequeños cables proveen la 
corriente al cristal semiconductor y que la luz 
emerge del cristal. Sin embargo, el proceso 
permanece de alguna forma misterioso por dos 
razones. Primero, la fabricación de un diodo 
inorgánico emisor de luz requiere de técnicas de 
fabricación caras y sofisticadas, las cuales no 
están disponibles fácilmente para los 
estudiantes de licenciatura. Segundo, el 
dispositivo resultante es de dimensión 
microscópica, menos de un milímetro cuadrado. 
Los polímeros semiconductores le permiten a 
los estudiantes hacer y probar dispositivos lo 
suficientemente grandes para ser visibles a 
simple vista y hacer esto utilizando técnicas de 
fabricación simples y baratas. 
 
CHEM 447, es un laboratorio de síntesis de 
polímeros que se cursa durante el segundo 
trimestre de la serie de asignaturas en polímeros 
(química 444-446), el cual constituye el 
repertorio de técnicas utilizadas para preparar y 
nalizar una amplia variedad de polímeros y 
 con el descubrimiento de que el 
ispositivo emite luz cuando las cargas 
tegrado en 
na variedad de proyectos. La tabla II enlista 
tiles, hechos posible 
or los polímeros semiconductores. Los 
de electrónica, 
ispositivos ligeros, y computadoras portátiles, 
s polímeros semiconductores son candidatos 
ompeten a la pantalla, sino también integran 
a
recubrimientos orgánicos. Un experimento de 
polímero semiconductor tal como la síntesis 
MEH-PPV6, motiva a los estudiantes a aplicar 
algunas de aquellas técnicas para la síntesis y 
análisis de un polímero semiconductor que ellos 
entonces CONVIERTEN en un dispositivo 
electrónico tal como un diodo emisor de luz. 
Los estudiantes adquieren una motivación 
adicional al llevar un concepto de química 
orgánica por medio de una demostración de 
trabajo. 
 
Después de la fabricación el estudiante puede 
manejar el dispositivo al aplicar un voltaje entre 
los electrodos y al observar la emisión de luz. 
Un proceso de pensamiento interesante 
comienza
d
positivas y negativas se vuelven a combinar en 
el polímero conductor. Los estudiantes obtienen 
una ilustración gráfica de una inyección de 
carga dentro del semiconductor, un transporte 
de carga y el proceso de la emisión de luz de un 
semiconductor. La distinción de las 
características eléctricas y la intensidad de la 
emisión de luz para los diferentes dispositivos 
puede crear una variedad de experimentos 
creativos y llevan así al refinamiento del 
módulo anterior. Dependiendo de los intereses 
personales de los estudiantes el instructor puede 
incluir aspectos de la química de polímeros, 
ingeniería del diseño, física de los 
semiconductores y ciencias de los materiales. 
Para los estudiantes que están lo 
suficientemente motivados e insatisfechos con 
los diagramas simplificados de energía, la 
investigación disponible y la literatura de patente 
sobre los polímeros semiconductores provee 
algunas respuestas y más preguntas. 
 
Proyectos del estudiante 
 
Como resultado de algunas de estas preguntas y 
durante el proceso de diseño y construcción del 
laboratorio, los estudiantes se han in
u
varios proyectos estudian
p
estudiantes han participado en la mayoría de los 
aspectos del diseño y construcción del 
laboratorio y continúan al avance del desarrollo 
del mismo. Un punto de interés de la educación 
de cada estudiante en el Politécnico de 
California es un proyecto principal que contiene 
el diseño, investigación particular y trabajo de 
laboratorio. Estos proyectos son obligatorios 
para cada estudiante. Varios de los proyectos en 
la tabla II implican el proyecto principal de un 
estudiante. La mayoría de los proyectos de 
ingeniería mecánica son resultado de ME428, 
un curso superior en Diseño. 
 
 
CONCLUSIONES 
 
A medida que los consumidores aumentan sus 
demandas en las áreas 
d
lo
prometedores para la aplicación que no sólo 
c
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los circuitos de entrada y salida de sistemas de 
cómputo, dentro de uno o ambos lados de un 
substrato único, tal como un pedazo de vidrio. 
Los substratos flexibles mecánicamente y/o 
compactables serán posiblemente creados. Los 
semiconductores orgánicos actualmente forman 
un creciente subgrupo en el campo óptico-
electrónico y los dispositivos electro-
luminiscentes están encontrando aplicaciones 
como fuentes de luz, tales como las luces 
traseras, indicadores y muestras de matrices.4 
 
Los polímeros semiconductores no tienen 
aplicaciones nuevas, sin embargo so
Tabla II. Proyectos estudiantiles en el Laboratori
Disciplina Proyectos 
n 
erramientas excelentes para enseñar a los 
o El
h
estudiantes sobre los semiconductores más 
eficientes, seguros y económicos que las 
actuales técnicas basadas en materiales 
estándares no orgánicos. Los polímeros 
semiconductores son relevantes directamente y 
en tiempo, al desarrollo tecnológico mundial. 
La naturaleza interdisciplinaria de los proyectos 
estimula la esfera de acción en las habilidades 
técnicas y los intereses académicos. 
 
ectrónico de Polímeros 
Química Síntesis de los polí eros semiconductores m
Fabricación y prueba de los polímeros DEL 
Ingeniería en Sistemas 
ionales 
mputacional para la automatización de pruebas en un 
triz de puntos DEL 
Computac
Interfase co
dispositivo 
Electrónica de manejo para la pantalla de ma
Ingeniería Electrónica Interfase computacional para la automatización de pruebas en 
dispositivos 
 para un evaporador al vacío 
polímero DEL 
EL 
ero DEL 
Interfase computacional para el espectrómetro 
Diseño y prueba del convertidor corriente-a-voltaje 
Diseño mixto
Optimización del proceso de fabricación de un 
Análisis de la pantalla de matriz pasiva de polímero D
Sistema de prueba de durabilidad del polím
Ingenieríade Materiales 
ero 
Desarrollo de experimentos espectroscópicos 
Optimización del recubrimiento con una película de polím
Ingeniería Mecánica a película de 
eros DEL 
Diseño de instalación para el recubrimiento con un
polímero 
Sostén para la preparación de substrato 
Máscara de sombra para modelar el electrodo metálico 
Prueba mecánica para la distinción de los polím
Partes de la cámara al vacío 
Sistema de enfriamiento de agua 
 
 
La naturaleza práctica de 
emiconductores los hace apropiados para el 
mbiente en esta institución de licenciatura, la 
ímeros semiconductores les da a 
los alumnos de licenciatura el acceso al diseño, 
distinción, concepto y práctica de los 
sí 
mbién lo hace la necesidad de presentarles a 
los polímeros El uso de pol
s
a
cual tiene una gran reputación sobre la 
entusiasta participación estudiantil en los 
proyectos de diseño de ingeniería. El currículo 
del polímero semiconductor pudiera inspirar a 
los estudiantes a estudiar a nivel de posgrado. 
 
dispositivos óptico-electrónicos. A medida que 
la importancia de estos dispositivos crece, a
ta
los estudiantes de licenciatura temas relevantes. 
A los estudiantes se les ha negado 
tradicionalmente esta experiencia, ya que los 
materiales inorgánicos III-V requieren de 
Polímeros Semiconductores para la Educación Multidisciplinaria 
 
 
19
técnicas de fabricación elaboradas y costosas. 
Los polímeros semiconductores remueven estas 
barreras prácticas para incluir estos temas en los 
programas de estudio. 
 
Como resultado de este proyecto, los 
estudiantes en varias disciplinas han obtenido la 
habilidad para hacer y probar los materiales y 
dispositivos con polímeros semiconductores. 
Los experimentos reales con estos son algo 
ramáticos. Por consiguiente, el proyecto ha 
l de 
iencias con donaciones no. 9702320 y 
820781. El proyecto también recibió apoyo del 
del Politécnico de 
alifornia, la Corporación Covion, la 
87). 
. J.H. Burroughes, D.D.C. Bradley, A.R. 
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http://www.ee.calpoly.edu/~dbraun/ 
polyelec
http://www.chipcenter. com/eexpert/ 
dbraun/main.html 
M.D. McGehee, E.K. Miller, D. Mos
A.J. Heeger, Twen
d
estimulado una mejora adicional en los 
estudiantes y la academia, tanto para quien 
participa directamente, como para los que 
participan indirectamente en el proyecto. 
 
 
RECONOCIMIENTOS 
 
Este material está basado en los trabajos 
apoyados por la Fundación Naciona
Polymers: From Fundamental Science to 
Applications, chapter 2 in Advances in 
Synthetic Metals: Twenty Years of Progress 
in Science and Technology, ed. P. Bernier, 
S. Lefrant and G. Bidan, Elsevier, 1999 
pages 98-205. 
F. Wudl and G. Srdanov, U.S. Patent 
5,189,136 (FebC
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9
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8. G. Yu, J. Wang, J. McElvain, and A. J. 
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Taliani, D. Bradley,
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