Un hito pionero en el campo de la tecnología ha sido alcanzado con la creación del primer semiconductor funcional fabricado a partir de grafeno. Este logro fue resultado de la colaboración entre un equipo de investigadores tanto estadounidenses como chinos.
El futuro de los semiconductores
La innovadora tecnología promete revolucionar la industria al posibilitar la fabricación de dispositivos más compactos y veloces, con potenciales aplicaciones en el ámbito de la computación cuántica.
Los detalles de este avance revolucionario se encuentran detallados en un estudio publicado en la prestigiosa revista Nature, cuyos autores pertenecen al Instituto de Tecnología de Georgia en Estados Unidos y a la Universidad de Tianjin en China.
Estos expertos sostienen que este hito marca el comienzo de una nueva era en la electrónica, abriendo la puerta a enfoques innovadores y prometedores en el desarrollo de tecnologías futuras.
Los semiconductores, esenciales para la conducción de electricidad en condiciones específicas, representan componentes fundamentales en la fabricación de dispositivos electrónicos.
Alternativa al silicio
Tradicionalmente elaborados a partir de silicio, estos materiales se enfrentan a limitaciones críticas debido al incremento en la velocidad de los ordenadores y la reducción del tamaño de los dispositivos.
En un esfuerzo por superar estas limitaciones, la reciente investigación liderada por Walter de Heer del Instituto de Tecnología de Georgia se centró en la búsqueda de métodos para producir semiconductores de grafeno que fueran compatibles con los procesos convencionales de microelectrónica.
El equipo ha logrado superar el “obstáculo primordial” que ha desafiado la investigación del grafeno durante décadas, un desafío que llevó a muchos a creer que la electrónica basada en este material nunca sería viable, según informó el Instituto de Tecnología de Georgia en un comunicado.
Una investigación que comenzó en 2001
Este desafío fundamental se conoce como la “brecha de banda”, una propiedad electrónica que permite a los semiconductores encenderse y apagarse. Era precisamente esta propiedad la que le faltaba al grafeno en su estado natural, ya que no es intrínsecamente un semiconductor.
“Ahora disponemos de un semiconductor de grafeno extremadamente robusto” con propiedades “única y exclusivas no presentes en el silicio“, destacó De Heer, señalando así un avance significativo que podría transformar el panorama de la electrónica.
El investigador inició su exploración de materiales basados en carbono como posibles semiconductores al comienzo de su carrera. Posteriormente, en 2001, se enfocó en el estudio del grafeno bidimensional, convencido de su potencial revolucionario en el ámbito de la electrónica.
Adaptación del grafeno para ser conductor
El equipo logró llevar a cabo el cultivo de grafeno en placas de carburo de silicio mediante el uso de hornos especializados para la producción de grafeno epitaxial.
Cuando se fabricaba de manera adecuada, este grafeno comenzaba a exhibir propiedades semiconductoras, marcando así un hito significativo en la viabilidad de los semiconductores basados en grafeno.
A lo largo de una década, se dedicaron a perfeccionar el material, modificando las propiedades químicas del grafeno hasta lograr una estructura impecable con la capacidad de funcionar como un semiconductor de alta calidad, compitiendo de manera equiparable con el silicio.
Se aproxima una nueva era para la electrónica
Un aspecto clave de este avance es su compatibilidad con los procesos de fabricación de la microelectrónica convencional. Esta característica es esencial para establecer una alternativa efectiva al silicio, según resaltó el Instituto de Tecnología de Georgia.
El grafeno epitaxial podría desencadenar una transformación paradigmática en el ámbito de la electrónica, según De Heer, abriendo la puerta a tecnologías completamente novedosas que capitalicen sus propiedades únicas.
Adicionalmente, este material facilita la explotación de las propiedades de onda mecánica cuántica de los electrones, un requisito esencial para el desarrollo de la computación cuántica.
