Investigadores de la Universidad de Minnesota han descubierto un nuevo material que será fundamental para que la próxima generación de dispositivos electrónicos de alta potencia sea más rápida, transparente y eficiente. Este material diseñado sintéticamente permite que los electrones se muevan más rápido sin dejar de ser transparente tanto a la luz visible como a la ultravioleta, batiendo récords anteriores.
Investigación publicada en Avances en la cienciaUna revista científica revisada por pares marca un salto significativo en el diseño de semiconductores, fundamental para una industria global de billones de dólares que se espera que siga creciendo a medida que proliferan las tecnologías digitales.
Los semiconductores alimentan casi todos los dispositivos electrónicos, desde teléfonos inteligentes hasta dispositivos médicos. La clave para hacer avanzar estas tecnologías radica en mejorar lo que los científicos llaman 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 robusta.
En este artículo, los investigadores buscaron crear una nueva clase de materiales con una “banda prohibida” que aumenta tanto la transparencia como la conductividad. Este logro único respalda el desarrollo de dispositivos más rápidos y eficientes, allanando el camino para avances en computadoras, teléfonos inteligentes y, potencialmente, computación cuántica.
El nuevo material es un óxido conductor transparente, fabricado con una estructura especial de capa fina que aumenta la transparencia sin sacrificar la conductividad. Dado que las aplicaciones de tecnología e inteligencia artificial exigen materiales más capaces que nunca, este desarrollo innovador ofrece una solución prometedora.
“Este avance supone un punto de inflexión para los materiales conductores transparentes, permitiéndonos superar las limitaciones que durante años han limitado la energía ultrabaja profunda”, afirmó Bharat Jalan, presidente de Shell y profesor del Departamento de Ingeniería Química de la Universidad de Minnesota. Las violetas inhiben el rendimiento del dispositivo”. Ciencias de los materiales.
Jalan explicó que este 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 de alta potencia que pueden funcionar en entornos exigentes.
Los coautores del estudio, 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 son casi perfectas para estas aplicaciones electrónicas. Realizaron varios experimentos y eliminaron defectos en el material para mejorar su rendimiento.
“A través de una microscopía electrónica detallada, vimos que el material estaba limpio y sin defectos obvios, lo que muestra cuán poderosas pueden ser las perovskitas a base de óxido como semiconductores si se controlan los defectos”, dijo Andrey Makhoyan, autor principal del artículo y Ray D. . Mary T. Johnson es presidenta y profesora del Departamento de Ingeniería Química y Ciencia de Materiales de la Universidad de Minnesota.
Además de Jalan, Liu, Yang y Meixuan, el equipo incluyó a Silo Go 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.
