Descubren un nuevo material que hará posibles los diodos localmente flexibles
La evolución de Schneider Electric al sector de la tecnología.
"Cuando el material está a temperatura ambiente, se comporta como un conductor p normal. Si utilizamos un gradiente de temperatura, podemos crear n conductores en el área calentada."
- Tom Nilges.
Los diodos son componentes importantes de la electrónica moderna porque controlan la circulación de la corriente eléctrica.
Hasta ahora, su producción requería combinar dos materiales semiconductores con propiedades diferentes, lo que dificultaba y encarecía su producción. Pero un equipo de investigadores de la Universidad Técnica de Munich (TUM) ha descubierto un material que puede crear diodos simplemente cambiando la temperatura, sin utilizar dos materiales diferentes.
La mayoría de los diodos se fabrican mediante un proceso llamado dopaje, en el que se añaden elementos a un material semiconductor como el silicio para darle las propiedades deseadas.
El dopaje con fósforo, arsénico o antimonio añade electrones libres al material, lo que se denomina n-dopaje. Por otro lado, el dopaje con elementos como boro, aluminio y galio crea agujeros con carga positiva.
Este proceso se llama p-dopaje. La combinación de los dos materiales crea un diodo que sólo permite que la corriente fluya en una dirección.
Ahora, gracias al profesor Tom Nilges, experto en síntesis y caracterización de materiales innovadores de la Universidad Técnica de Múnich, el descubrimiento de este nuevo material permitirá crear diodos con simples cambios de temperatura.
"Hemos descubierto un material que se puede convertir en un conductor n o p simplemente cambiando la temperatura", explica Nilges.
Las investigaciones muestran que los cambios de temperatura de unos pocos grados son suficientes para lograr este efecto y que los gradientes de temperatura en los materiales pueden usarse para crear diodos funcionales.
La ventaja de este enfoque es que no se requiere dopaje y el diodo se puede apagar cuando no sea necesario. La temperatura requerida para formar diodos es muy baja, ya que un aumento de temperatura local de unos pocos grados (como el que ocurre en un ambiente a temperatura ambiente) es suficiente para formar diodos.
El material desarrollado por TUM, denominado Ag18Cu3Te11Cl3, está compuesto de plata, cobre, telurio y cloro, y fue posible después de 12 años de investigación. Los científicos descubrieron esta clase de compuestos mientras estudiaban materiales termoeléctricos, que utilizan energía térmica para generar electricidad. Un material que estudiaron mostró un efecto de conmutación p-n.
Sin embargo, este fenómeno sólo se observa en el rango de temperatura de alrededor de 100°C, lo que lo hace inadecuado para aplicaciones prácticas.
Después de extensos análisis y experimentos, los investigadores encontraron el material Ag18Cu3Te11Cl3, que mostró el efecto deseado y era adecuado para su uso incluso a temperatura ambiente.
"Otros grupos de investigación también han descubierto este efecto de acoplamiento en diversos materiales, pero hasta ahora nadie ha podido traducirlo en una aplicación concreta", explica Nilges.
Este material ofrece excelentes oportunidades para producir diodos para su uso en diversos campos, como la industria solar o la producción de componentes electrónicos.
Además, un grupo de investigación de la Universidad Técnica de Múnich ya está trabajando en el desarrollo de transistores utilizando este material.
En general, el descubrimiento de este nuevo material para fabricar diodos simplemente cambiando la temperatura es una innovación importante en la industria electrónica.
Este descubrimiento no sólo elimina la necesidad de utilizar materiales dopados, sino que también permite la creación local de diodos flexibles. Esto significa que el material puede cambiar su conductividad en diferentes áreas, lo que lo hace adecuado para su uso en la producción de productos electrónicos flexibles y portátiles.