Un equipo de investigadores del Instituto de Tecnología de Israel ha desarrollado un nuevo condensador con una estructura de diodo de metal-aislante-semiconductor (MIS) que se puede sintonizar mediante iluminación. El condensador que cuenta con nanopartículas de metal incrustadas, es similar a un diodo de metal-aislante-metal (MIM), excepto que la capacitancia del nuevo dispositivo depende de la iluminación y exhibe una fuerte dispersión de frecuencia, permitiendo un alto grado de sintonía.

Este nuevo condensador tiene el potencial de mejorar la capacidad inalámbrica para el procesamiento de información, sensores y telecomunicaciones. Los investigadores informan sus hallazgos esta semana en el Revista de física aplicada .

"Hemos desarrollado un condensador con la capacidad única de ajustar la capacitancia en grandes cantidades utilizando luz. Tales cambios no son posibles en ningún otro dispositivo, "dijo Gadi Eisenstein, profesor y director del Russell Berrie Nanotechnology Institute en el Technion Israel Institute of Technology en Haifa y coautor del artículo. "La fotosensibilidad observada de esta estructura de diodo MIS expande su potencial en circuitos optoelectrónicos que pueden usarse como un capacitor variable sensible a la luz en circuitos de detección remota".

Los diodos MIM son elementos comunes en dispositivos electrónicos, especialmente los que utilizan circuitos de radiofrecuencia. Comprenden electrodos de placa metálica de película delgada que están separados por un aislante. Como la estructura MIM, El nuevo condensador MIS de los investigadores es independiente del sesgo, lo que significa que la capacitancia constante es independiente de su voltaje de suministro. Los condensadores independientes del sesgo son importantes para una alta linealidad, y, por tanto, una previsibilidad sencilla, del rendimiento del circuito.

"Hemos demostrado que nuestra estructura MIS es superior a un diodo MIM estándar, "dijo Vissarion (Beso) Mikhelashvili, investigador principal del Instituto de Tecnología de Israel y también coautor del artículo. "Por un lado, tiene todas las características de un dispositivo MIM, pero la capacitancia independiente del voltaje se puede sintonizar con la luz, lo que significa que la funcionalidad de sintonía se puede incorporar en circuitos fotónicos ".

"La iluminación provoca un doble efecto, "Dijo Eisenstein." Primero, la excitación de los estados de la trampa mejora la polarización interna. Segundo, aumenta la densidad de portadores minoritarios (debido a la generación de fotos) y reduce el ancho de la región de agotamiento. Este cambio modifica la capacitancia ".

Los investigadores crearon tres estructuras MIS, fabricado sobre un sustrato de silicio a granel, basado en una pila dieléctrica multicapa, que consistía en una fina película térmica de dióxido de silicio y una capa de óxido de hafnio. Las dos capas fueron separadas por subcapas de fluoruro de estroncio (SrF2) en las que ferrum (Fe, hierro) o nanopartículas de cobalto (Co).

Los investigadores encontraron que el proceso de fluoración-oxidación de los átomos de hierro provoca la formación de un gradiente en el estado de valencia de los iones de hierro a través de la capa activa. lo que da como resultado la generación de una polarización electrónica. La polarización provoca una región de agotamiento independiente del sesgo y, por tanto, una característica de tipo MIM.

Se prepararon cuatro estructuras adicionales para comparar:dos carecían de las subcapas de SrF2 y una de ellas se preparó sin la película de hierro. Las otras dos estructuras contenían SrF2:una no tenía cobalto y la segunda incluía una capa de Co de un nanómetro.

La comparación con otros condensadores MIS que contenían las nanopartículas metálicas con o sin las subcapas de SrF2 llevó a la conclusión inequívoca de que solo los dispositivos que consisten en la combinación de Fe y SrF2 convierten la estructura MIS en una estructura fotosensible similar a MIM.