El profesor asociado de ciencia e ingeniería de materiales de la Universidad de Utah, Mike Scarpulla, quiere arrojar luz sobre los semiconductores, literalmente.
Scarpulla y la científica principal Kirstin Alberi del Laboratorio Nacional de Energía Renovable en Golden, Colorado, han desarrollado una teoría según la cual agregar luz durante la fabricación de semiconductores, los materiales que componen las partes esenciales de los chips de computadora, las células solares y los emisores de luzdiodos LED: pueden reducir los defectos y potencialmente producir células solares más eficientes o LED más brillantes. El papel de la luz en la fabricación de semiconductores puede ayudar a explicar muchas diferencias desconcertantes entre los métodos de procesamiento, así como a desbloquear el potencial de materiales que no se podían usar anteriormente..
Scarpulla y Alberi informaron sus hallazgos en un artículo titulado "Supresión de la compensación de la formación de defectos nativos durante el procesamiento de semiconductores a través de portadores en exceso", publicado el 16 de junio en la revista. Informes científicos . La investigación fue financiada por subvenciones de la Oficina de Ciencias Energéticas Básicas del Departamento de Energía de EE. UU.
Los semiconductores son materiales puros que se utilizan para producir componentes electrónicos como chips de computadora, células solares, radios que se utilizan en teléfonos móviles o LED. La teoría desarrollada por Scarpulla y Alberi se aplica a todos los semiconductores, pero es más interesante para los semiconductores compuestos, como el arseniuro de galioGaAs, telururo de cadmio CdTe o nitruro de galio GaN, que se producen al combinar dos o más elementos de la tabla periódica. El GaAs se utiliza en radios de microondas en teléfonos móviles, CdTe en paneles solares y GaN en LEDbombillas.
El hecho de que los semiconductores compuestos requieran más de un elemento químico los hace susceptibles a defectos en el material a escala atómica, dice Scarpulla, quien también es profesor asociado de ingeniería eléctrica e informática de la Universidad de Utah.
"Los defectos producen muchos efectos como dificultad para controlar la conductividad del material, dificultad para convertir la luz solar en electricidad de manera eficiente en el caso de las células solares o dificultad para emitir luz de manera eficiente en el caso de los LED", dice.
Durante casi un siglo, los investigadores generalmente han asumido que el número de estos defectos en los semiconductores se definía de manera única por la temperatura y la presión durante el procesamiento. "Desarrollamos una teoría completa que relaciona la luz con ese problema", dice Scarpulla.
El equipo descubrió que si agrega luz mientras enciende el material en un horno a altas temperaturas, la luz genera electrones adicionales que pueden cambiar la composición del material.
"Realizamos simulaciones de lo que sucede", dice Scarpulla. "Si pones una pieza de un semiconductor en un horno en la oscuridad, obtendrás un conjunto de propiedades. Pero cuando lo iluminas en el horno, resulta que eliminas estos defectos más problemáticos. Creemos que puede permitirnos solucionar algunos problemas delicados con ciertos materiales que han impedido su uso durante décadas. Sin embargo, el trabajo emocionante está en el futuro; de hecho, probamos estas predicciones para hacermejores dispositivos ".
El equipo está trabajando para aplicar su teoría a tantos semiconductores como sea posible y probar los resultados del mundo real. Por ejemplo, el equipo cree que esto podría mejorar la eficiencia de los paneles solares que usan películas delgadas de telururo de cadmio e incluso los hechos de silicio.
"Es realmente genial trabajar en este problema fundamental de los semiconductores", dice Scarpulla. La mayoría de las ideas se desarrollaron hace décadas, por lo que es realmente emocionante poder hacer una contribución a algo fundamental. Se siente comohemos iluminado un nuevo camino y no sabemos hasta dónde nos llevará ".
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Utah . Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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