Es un pequeño cambio que marca una gran diferencia. Los investigadores han desarrollado un método que utiliza un cambio de un grado en la temperatura para alterar el color de la luz que emite un semiconductor. El método, que utiliza un semiconductor de película delgada en capas sobre un material de sustrato sensible al calor, ofrece un camino para activar electrónicamente cambios en las propiedades de los materiales semiconductores.

"Podemos cambiar el color de la luz que emite el material con solo un pequeño cambio en la temperatura del sustrato, "dijo Jian Shi, profesor asistente de ciencia e ingeniería de materiales en el Instituto Politécnico Rensselaer. "Si puede manipular un material a través de la temperatura, también puede manipularlo potencialmente con voltaje, y hacer un dispositivo electrónico, y eso es significativo. Ahora puede controlar las longitudes de onda de emisión de forma electrónica ".

La investigación se detalla en "Interacciones no lineales entre electrones y celosías en un semiconductor de wurtzita habilitado a través de óxido fuertemente correlacionado, "publicado en una edición reciente de Materiales avanzados .

Los científicos de materiales como Shi desarrollan materiales con propiedades que pueden permitir nuevas tecnologías o adaptarse mejor a las tecnologías actuales. En esencia, Hay tres opciones principales para cambiar las propiedades de un material:cambiar la composición, cambiar la temperatura, o cambiar la presión sobre el material. Cada uno tiene ventajas e inconvenientes, y un material adecuado para aplicaciones comerciales debe ser económico y exhibir las propiedades necesarias en condiciones relativamente comunes.

En esta investigación, Shi se centró en el uso de la presión para alterar la composición de la red de electrones, o simetría, de sulfito de cadmio, y cambiar sus propiedades. El uso de la presión masiva tiene peligros potenciales:se necesita mucha energía para cambiar la interacción de la red de electrones de un material a través de la presión; generar esa energía puede requerir el uso de un aparato voluminoso que hace que el material sea inaccesible para las aplicaciones; y muchos materiales tienen poca tolerancia a la deformación y de hecho se romperán antes de que puedan deformarse lo suficiente como para provocar nuevas propiedades. Por ejemplo, El sulfito de cadmio a granel se romperá con una deformación del .1 por ciento, que no es suficiente para cambiar su interacción electrón-red, y por tanto sus propiedades materiales.

Para superar esos escollos, El enfoque de Shi utiliza una película delgada del semiconductor, que puede tolerar una mayor deformación que el material a granel, depositada sobre un material de sustrato que se deforma sustancialmente cuando se somete a solo un ligero cambio de temperatura. La fina película de sulfito de cadmio, puede tolerar al menos un uno por ciento de deformación sin romperse, una ventaja de 10 veces sobre el material a granel. El material del sustrato, dióxido de vanadio, sufre una transformación de fase de metal a aislante entre 6 y 8 grados Celsius, cambiando el volumen del material y ejerciendo presión sobre el semiconductor de película delgada depositada en su superficie.

Al combinar el robusto semiconductor de película delgada con el sustrato sensible a la temperatura, Shi puede someter fácilmente al semiconductor a una gran tensión.

El método podría extenderse a una variedad de semiconductores de película delgada y a sustratos que experimentan una transición de fase desde la presión, así como la temperatura, o dopaje electrostático.

Significativamente, los resultados también apuntan al potencial de producir un voltaje a partir de energía térmica, lo que podría llevar a la recolección de energía térmica.

"Si cambia la constante de celosía y la simetría, de un material, a veces puedes generar energía, como un pico de corriente, "Dijo Shi." Si podemos cambiar la energía térmica en electricidad cambiando la simetría del material, podemos cosechar energía térmica ".