Investigadores de la Universidad de Minnesota han descubierto un nuevo material que será clave para hacer que la próxima generación de dispositivos electrónicos de alta potencia sea más rápida, transparente y eficiente. Este material diseñado artificialmente permite que los electrones se muevan a altas velocidades mientras permanece transparente tanto a la luz visible como a la ultravioleta, batiendo el récord anterior.
Investigación, publicada Avances de la cienciaUna revista científica revisada por pares, marca un avance significativo en el diseño de semiconductores, que es fundamental para una creciente industria global de billones de dólares a medida que se expande la tecnología digital.
Los semiconductores alimentan casi todos los dispositivos electrónicos, desde teléfonos inteligentes hasta dispositivos médicos. Una clave para hacer avanzar estas tecnologías es desarrollar lo que los científicos denominan materiales de “banda prohibida ultra ancha”. Estos materiales pueden conducir la electricidad de manera eficiente incluso en condiciones extremas. Los semiconductores de banda prohibida ultraancha permiten un alto rendimiento a temperaturas elevadas, lo que los hace esenciales para una electrónica más duradera y potente.
En este artículo, los investigadores buscaron crear una nueva clase de materiales con una “banda prohibida” aumentada, lo que aumenta tanto la transparencia como la conductividad. Este logro único apoya el desarrollo de dispositivos más rápidos y eficientes, allanando el camino para avances en computadoras, teléfonos inteligentes y potencialmente incluso en computación cuántica.
El nuevo material es un óxido conductor transparente, hecho de una estructura especial de capas delgadas que aumenta la transparencia sin sacrificar la conductividad. A medida que las aplicaciones de tecnología e inteligencia artificial exigen materiales cada vez más capaces, este innovador desarrollo ofrece una solución prometedora.
“Este avance supone un punto de inflexión para los materiales conductores transparentes, permitiéndonos superar las limitaciones que han frenado el rendimiento de los dispositivos ultravioleta profundos durante años”, afirmó Bharat Jalan, presidente de Shell y profesor del Departamento de Química de la Universidad de Minnesota. Ingeniería y ciencia de los materiales.
El trabajo no solo demuestra una combinación sin precedentes de transparencia y conductividad en el espectro ultravioleta profundo, sino que también allana el camino para innovaciones en dispositivos optoelectrónicos y de alta potencia que pueden funcionar en los entornos más exigentes, explicó Jalan.
Los primeros coautores del estudio son Fengdeng Liu y Zhifei Yang, Ph.D. en ingeniería química y ciencia de materiales. Los estudiantes que trabajan en el laboratorio de Jalan dijeron que demostraron que las propiedades del material eran casi perfectas para estas aplicaciones electrónicas. Han realizado múltiples pruebas y eliminado los defectos del material para mejorar su rendimiento.
“A través de una microscopía electrónica detallada, descubrimos que este material estaba limpio y sin defectos obvios, lo que revela cuán poderosas pueden ser las perovskitas a base de óxido como semiconductores si se controlan los defectos”, dijo Andre Mkhwan, autor principal del artículo y Ray D. María T. Johnson Chair y profesor de Ingeniería Química y Ciencia de Materiales en la Universidad de Minnesota.
Además de Jalan, Liu, Yang y Makhwan, el equipo incluyó a Shilo Guo del Departamento de Ingeniería Química y Ciencia de Materiales de la Universidad de Minnesota y a David Abramovich y Marco Bernardi del Departamento de Física Aplicada y Ciencia de Materiales del Instituto de Tecnología de California.