Científicos crean el primer semiconductor funcional a partir de grafeno (vídeo)
Científicos del Instituto de Tecnología de Georgia afirman haber creado “el primer semiconductor funcional del mundo hecho de grafeno”. El grafeno epitaxial que han creado es compatible con los métodos tradicionales de producción de microelectrónica, lo que lo convierte en una alternativa real al silicio.
Los expertos en tecnología señalan constantemente la necesidad de preservar la posibilidad de aplicar la Ley de Moore en la producción de productos electrónicos. Sin embargo, uno de los principales retos a los que se enfrentan quienes impulsan la industria de los semiconductores es que las propiedades físicas del silicio se acercan a sus límites. El grafeno, por su parte, ha sido constantemente promocionado desde su descubrimiento en 2004 como un material milagroso destinado a resolver en el futuro todos los problemas asociados a la producción de semiconductores. Sin embargo, los intentos de utilizarla aún no han dado lugar a ningún avance tecnológico significativo o generalizado. Sin embargo, investigadores del Instituto de Tecnología de Georgia parecen haber dado un importante paso adelante en este sentido al combinar grafeno epitaxial purificado con carburo de silicio en un semiconductor.
La investigación la lleva a cabo un grupo de científicos de EE.UU. y China bajo la dirección de Walter de Heer, catedrático de Física del Instituto de Tecnología de Georgia. De Heer lleva trabajando en tecnologías de grafeno 2D desde principios de la década de 2000.
“Nos motivó la esperanza de introducir tres propiedades especiales del grafeno en la electrónica. Es un material extremadamente resistente que puede soportar corrientes muy altas sin calentarse ni descomponerse”, comenta el científico.
Sin embargo, a pesar de estas tres propiedades, hasta ahora faltaba la característica semiconductora clave en los materiales basados en grafeno. “Un problema de larga data en la electrónica del grafeno es que éste no tiene la brecha de banda adecuada y no puede encenderse y apagarse, es decir, cambiar de un estado a otro, con la proporción correcta”, afirma el especialista en nanopartículas y nanosistemas Dr. Lei Ma, un de Heer, del Centro Internacional de la Universidad de Tianjin, que también es coautor del artículo “Ultra-high mobility semiconductor epitaxial graphene on silicon carbide”, publicado en la revista Nature.
Los investigadores explican que han descubierto una forma de cultivar grafeno en obleas de carburo de silicio utilizando hornos especiales, lo que da como resultado grafeno epitaxial combinado con carburo de silicio. Según el blog oficial del Instituto de Tecnología de Georgia, se tardó una década en perfeccionar este material. Sus pruebas actuales demuestran que el material semiconductor a base de grafeno presenta una movilidad de electrones diez veces superior a la del silicio.
“En otras palabras, los electrones del material se mueven con una resistencia muy baja, lo que en electrónica conduce a una computación más rápida”, explica el comunicado de prensa del instituto.
De Heer explica las atractivas propiedades de la electrónica basada en el grafeno en términos más sencillos: “Es como conducir por una autopista en vez de por un camino de grava. Es más eficiente [el material basado en grafeno], no se calienta tanto y permite a los electrones alcanzar mayores velocidades”.
Según los científicos, su grafeno epitaxial combinado con carburo de silicio es muy superior a cualquier otro semiconductor 2D en desarrollo. El profesor de Heer describió el avance de su grupo en los materiales semiconductores como un “momento hermanos Wright” e hizo hincapié en la compatibilidad del material con las propiedades ondulatorias de la mecánica cuántica de los electrones. En otras palabras, puede desempeñar un papel importante en los futuros avances de la informática cuántica.
