Un grupo de investigadores del Instituto Fritz Haber de la Sociedad Max Planck y la Humboldt-Universität zu Berlin ha descubierto que un semiconductor se puede convertir en metal y retroceder por la luz con mayor facilidad y rapidez de lo que se pensaba. Este descubrimiento puede aumentar la velocidad de procesamiento y simplificar el diseño de muchos dispositivos tecnológicos comunes.

Gran parte de la tecnología que se utiliza hoy en día se basa en transistores. Conectan muchos de los materiales que componen estos dispositivos, y son imprescindibles para cualquier tipo de tratamiento de datos. Debido a que los transistores son tan importantes, Los científicos e ingenieros han intentado durante mucho tiempo optimizarlos modificando las propiedades de sus materiales para que se puedan utilizar de forma más flexible. Ahora, un equipo de investigadores del Instituto Fritz Haber de la Sociedad Max Planck y la Humboldt-Universität zu Berlin ha encontrado una pista importante sobre cómo lograrlo.

Los transistores a menudo se componen de semiconductores, materiales que conducen la electricidad pero no tan bien como los metales. En transistores comunes, varios semiconductores se combinan para controlar una corriente eléctrica. Desafortunadamente, esto limita el rendimiento y el tamaño del dispositivo en el que están integrados. "Básicamente, Sería ideal tener un solo material que pueda hacerlo todo, siempre que lo necesite, "dice Julia Stähler, Profesor de la Humboldt Universität zu Berlin, quien dirigió el estudio en el Instituto Fritz Haber.

Aunque la conductividad de los semiconductores se puede alterar mediante un proceso químico llamado "dopaje, " esta tecnica, en el que los átomos del semiconductor se reemplazan con otros átomos, tiene limitaciones. Las propiedades de un material se pueden cambiar, pero lo seguirá siendo permanentemente. Los investigadores buscan un material que pueda cambiar entre diferentes propiedades. El grupo de Julia Stähler ha encontrado una respuesta a esta pregunta:la luz.

Los científicos involucrados en este estudio han investigado el popular semiconductor óxido de zinc y han descubierto que al iluminarlo con un láser, la superficie del semiconductor se puede convertir en un metal y viceversa. Este "fotodopaje" se consigue mediante fotoexcitación:la luz modifica las propiedades electrónicas de modo que los electrones se mueven repentinamente libremente y puede fluir una corriente eléctrica. como lo haría en el metal. Una vez que se apaga la luz, el material también vuelve rápidamente a ser un semiconductor.

"Este mecanismo es un descubrimiento completamente nuevo y sorprendente, "dice Lukas Gierster, autor principal y Ph.D. estudiante en el grupo de Stähler. "Tres cosas en particular nos han sorprendido:por una, El dopaje fotográfico y químico se comportan de manera muy parecida a pesar de ser mecanismos fundamentalmente diferentes; dos, se pueden lograr cambios gigantescos con una potencia láser muy baja; y tres, encender y apagar el metal es rápido ".

La conversión a metal solo toma 20 femtosegundos, es decir, 20 millonésima de mil millonésima de segundo. La velocidad de la reformación del semiconductor fue especialmente asombrosa, ya que fue varios órdenes de magnitud más rápida que en estudios anteriores. En otras palabras, la luz es un interruptor ultrarrápido que tiene la fuerza de alterar las propiedades semiconductoras del óxido de zinc a un comportamiento metálico de manera reversible.

Este descubrimiento podría ser muy beneficioso para aplicaciones de dispositivos de alta frecuencia y transistores ultrarrápidos controlados ópticamente al aumentar la velocidad de procesamiento y simplificar el diseño del dispositivo. "Nuestros dispositivos podrían volverse más rápidos y, por lo tanto, más inteligentes, "Julia Stähler dice y agrega:" Bajo consumo, La conmutación ultrarrápida de las propiedades de conducción nos proporcionará alta velocidad y flexibilidad de diseño ". Ella y su grupo están convencidos de que lo mismo sucederá con otros materiales semiconductores, por lo que su descubrimiento probablemente llegará mucho más allá del óxido de zinc.