Los diodos son componentes esenciales en la electrónica moderna ya que permiten la circulación controlada de corriente eléctrica. Hasta ahora, su fabricación requería la combinación de dos materiales semiconductores con diferentes propiedades, lo que hace que la producción de los mismos sea complicada y costosa. Pero un equipo de investigadores de la Universidad Técnica de Munich (TUM) ha descubierto un material que permitirá la creación de diodos con un simple cambio de temperatura, sin necesidad de utilizar dos materiales diferentes.
La mayoría de los diodos se fabrican mediante un proceso llamado dopado, en el que se añaden elementos a un material semiconductor, como el silicio, para dotarle de las características deseadas. El dopado con fósforo, arsénico o antimonio agrega electrones libres al material, y se denomina dopado n. Por otro lado, el dopado con boro, aluminio y galio, entre otros, genera huecos con carga positiva. Este proceso se conoce como dopado p. La combinación de ambos materiales produce un diodo que permite la circulación de corriente eléctrica en una sola dirección.
Ahora, gracias a este nuevo material descubierto por el profesor Tom Nilges, experto en síntesis y caracterización de materiales innovadores de la TUM, será posible crear diodos con una simple variación de temperatura. “Hemos encontrado un material que podemos convertir en conductor n o p simplemente cambiando la temperatura”, explica Nilges. La investigación ha demostrado que un cambio de temperatura de unos pocos grados es suficiente para lograr este efecto, y que un diodo funcional puede crearse con un gradiente de temperatura en el material.
“Cuando el material está a temperatura ambiente, funciona como un conductor p normal. Si aplicamos un gradiente de temperatura, podemos generar un conductor n en las áreas calentadas”, señala Nilges.
La ventaja de este método es que no se necesita dopado y, además, el diodo puede desaparecer cuando no se necesita. La temperatura necesaria para la generación del diodo es muy baja, ya que con un aumento local de temperatura de unos pocos grados, como el que se produce en un ambiente a temperatura ambiente, es suficiente para crear un diodo.
El material desarrollado por la TUM, llamado Ag18Cu3Te11Cl3, se compone de plata, cobre, telurio y cloro, y llevó 12 años de investigación para llegar a él. Los Los investigadores se encontraron con esta clase de compuestos al explorar materiales termoeléctricos, que generan electricidad a partir del calor. Un material que estudiaron mostró el efecto de conmutación p-n. Sin embargo, esto se observó solo en el rango de temperatura de alrededor de 100 °C, lo que no es adecuado para aplicaciones prácticas.
Después de un extenso análisis y experimentación, en Ag18Cu3Te11Cl3 los investigadores descubrieron un material que muestra el efecto deseado y también es adecuado para aplicaciones a temperaturas normales. «Otros grupos de investigación también han descubierto este efecto de conmutación en varios materiales, pero hasta ahora nadie ha logrado convertirlo en una aplicación específica», explica Nilges.
Este material ofrece grandes posibilidades en la fabricación de diodos para su aplicación en distintos campos, como en la industria de las células solares o en los componentes electrónicos. Además, el equipo de investigadores de la TUM ya está trabajando en el desarrollo de transistores utilizando este material.
En conclusión, el descubrimiento de este nuevo material para la fabricación de diodos con un simple cambio de temperatura supone una importante innovación en la industria electrónica. Este hallazgo no solo elimina necesidad de utilizar materiales dopantes, sino que también permite la creación de diodos flexibles a nivel local. Esto significa que el material puede cambiar su conductividad en diferentes áreas, lo que lo hace adecuado para su uso en la fabricación de dispositivos electrónicos flexibles y portátiles.
Créditos de imágenes: Andreas Heddergott / TUM
