08.11.2022 - Technische Universität München

Un nuevo material hará posible los diodos localmente flexibles

La temperatura cambia las características del material: Los investigadores descubren un nuevo material con gran potencial para aplicaciones electrónicas

Los diodos permiten dirigir flujos de corriente. Sin ellos, la electrónica moderna sería inconcebible. Hasta ahora, tenían que estar hechos de dos materiales con características diferentes. Un equipo de investigación de la Universidad Técnica de Múnich (TUM) ha descubierto ahora un material que permite crear un diodo con un simple cambio de temperatura.

La fabricación de un diodo suele implicar la combinación de dos materiales semiconductores con propiedades diferentes. En la mayoría de los casos se trata de formas modificadas de silicio a las que se añaden diferentes elementos para crear las características deseadas. Este proceso se conoce como dopaje.

El dopaje con fósforo, arsénico o antimonio, que añade electrones libres al material, se denomina dopaje de tipo n. La n se refiere a los electrones con carga negativa. El boro, el aluminio y el galio, por el contrario, unen los electrones del silicio, dando lugar a agujeros cargados positivamente. El material está dopado con p. La combinación de los dos materiales produce un diodo que permite que la corriente fluya sólo en una dirección.

La temperatura cambia las características del material

"Ahora hemos encontrado un material que podemos hacer que sea conductor n o conductor p simplemente cambiando la temperatura", afirma Tom Nilges, profesor de Síntesis y Caracterización de Materiales Innovadores de la TUM. Los investigadores han podido demostrar que un cambio de temperatura de unos pocos grados es suficiente para provocar este efecto, y que se puede crear un diodo funcional con un gradiente de temperatura dentro del material.

"Cuando el material está a temperatura ambiente, tenemos un conductor p completamente normal. Si aplicamos entonces un gradiente de temperatura, podemos generar simultáneamente un conductor n en las zonas calentadas", explica el profesor Nilges. Un aspecto importante para las aplicaciones: el efecto funciona en rangos de temperatura ambiente. "Para generar un diodo, basta con un aumento local de la temperatura de unos pocos grados, en nuestro caso de 22 a 35°C".

Para Nilges, la eliminación de la necesidad de dopaje no es la única ventaja: "Cada diodo que se produce está siempre ahí. Con nuestro material no es así: con el gradiente de temperatura, el diodo también desaparece. Si se necesita de nuevo, basta con crear un gradiente de temperatura. Si pensamos en el abanico de aplicaciones de los diodos, por ejemplo en células solares o en todo tipo de componentes electrónicos, el potencial de esta invención se hace evidente."

Composición compleja

La búsqueda del material perfecto supuso 12 años de trabajo, que ahora han culminado con el descubrimiento por parte del equipo del haluro de calcogenuro metálico acuñado Ag18Cu3Te11Cl3. Está formado por los elementos plata, cobre, telurio y cloro. Los investigadores dieron con esta clase de compuestos al explorar los materiales termoeléctricos, que generan electricidad a partir del calor. Uno de los materiales que estudiaron presentaba el efecto de conmutación p-n. Sin embargo, sólo se observó en el rango de temperaturas de unos 100 °C, que no es adecuado para las aplicaciones prácticas.

Tras extensos análisis y experimentos, los investigadores descubrieron en el Ag18Cu3Te11Cl3 un material que muestra el efecto deseado y que además es adecuado para aplicaciones a temperaturas normales. "Otros grupos de investigación también han descubierto este efecto de conmutación en diversos materiales, pero hasta ahora nadie ha conseguido convertirlo en una aplicación específica", explica Nilges.

Como siguiente paso, los investigadores planean demostrar que su material puede utilizarse para crear transistores mediante cambios de temperatura.

Nota: Este artículo ha sido traducido utilizando un sistema informático sin intervención humana. LUMITOS ofrece estas traducciones automáticas para presentar una gama más amplia de noticias de actualidad. Como este artículo ha sido traducido con traducción automática, es posible que contenga errores de vocabulario, sintaxis o gramática. El artículo original en Inglés se puede encontrar aquí.

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