Un equipo de investigación informó haber visto, por primera vez, Defectos a escala atómica que dictan las propiedades de un nuevo y poderoso semiconductor.

El estudio, publicado a principios de este mes en la revista Revisión física X , muestra un aspecto fundamental de cómo el semiconductor, óxido de galio beta, controla la electricidad.

"Nuestro trabajo es tratar de identificar por qué este material, llamado óxido beta de galio, actúa de la forma en que actúa en el nivel fundamental, "dijo Jared Johnson, autor principal del estudio e investigador asociado graduado en el Centro de Microscopía y Análisis Electrónicos de la Universidad Estatal de Ohio. "Es importante saber por qué este material tiene las propiedades que tiene, y cómo actúa como semiconductor, y queríamos mirarlo a nivel atómico, para ver qué podíamos aprender ".

Los científicos conocen el óxido de galio beta desde hace unos 50 años, pero solo en los últimos años se ha convertido en una opción intrigante para los ingenieros que buscan construir más confiables, tecnologías de alta potencia más eficientes. El material es especialmente adecuado para dispositivos utilizados en condiciones extremas, como en la industria de la defensa. El equipo ha estado estudiando el óxido de galio beta por su potencial para proporcionar energía de alta densidad.

Para este estudio, el equipo de CEMAS, supervisado por Jinwoo Hwang, profesor asistente de ciencia e ingeniería de materiales, examinó el óxido de galio beta bajo un potente microscopio electrónico, para ver la forma en que interactúan los átomos del material. Lo que vieron confirmó una teoría planteada por primera vez hace una década por los teóricos:el óxido de galio beta tiene una forma de imperfección en su estructura, algo a lo que el equipo se refiere como "defectos puntuales, "que son diferentes a cualquier defecto visto anteriormente en otros materiales.

Esos defectos importan:por ejemplo, podrían ser lugares donde la electricidad podría perderse en tránsito entre electrones. Con la manipulación adecuada, los defectos también pueden brindar oportunidades para un control sin precedentes de las propiedades del material. Pero la comprensión de los defectos debe llegar antes de que aprendamos a controlarlos.

"Es muy significativo que pudiéramos observar directamente estos defectos puntuales, estas anomalías dentro de la red cristalina, Johnson dijo. Y estos defectos puntuales, estos bichos raros dentro de la estructura de celosía, reducir la estabilidad energética de la estructura ".

Una estabilidad energética más baja significa que el material puede tener algunos defectos que deben abordarse para conducir la electricidad de manera eficiente. Johnson dijo, pero no significan que el óxido de galio beta no sea necesariamente un buen semiconductor. De hecho, los defectos pueden comportarse favorablemente para conducir la electricidad, si los científicos pueden controlarlos.

"Este material tiene muy buenas propiedades para esas tecnologías de alta potencia, ", dijo." Pero es importante que estemos viendo esto en el nivel fundamental:casi entendemos la ciencia detrás de este material y cómo funciona, porque este defecto, estas anomalías, podría afectar la forma en que funciona como semiconductor ".