La implantación generalizada de la tecnología LED en todos los espacios iluminados y la cada vez mayor necesidad de datos creciendo a un ritmo exponencial está haciendo que las tecnologías de comunicación basadas en la luz, popularmente conocidas como Li-Fi (internet de banda ancha a través de la luz visible), tengan un enorme potencial y sean el centro de interés de múltiples investigaciones. Uno de estos campos de investigación, y fundamental para el desarrollo de estas comunicaciones ópticas del futuros, es el desarrollo de fotodetectores rápidos y fiables.
Un equipo de investigación de las universidades de Linköping (LiU) y Shenzhen han demostrado cómo una perovskita inorgánica se puede convertir en un fotodetector rápido, ecónomico y eficiente para la transmisición de datos a través de la luz. Feng Gao, profesor titular en LiU, junto con Chunxiong Bao, postdoctorado de LiU, y científicos de la Universidad de Shenzhen, han publicado los resultados en la prestigiosa revista Advanced Materials.
En busca de fotodetectores para el futuro de la comunicación óptica
Toda comunicación óptica requiere fotodetectores rápidos y confiables: materiales que capturan una señal de luz y la convierten en una señal eléctrica. Los sistemas de comunicación óptica actuales utilizan fotodetectores hechos de materiales como el silicio y el arseniuro de galio e indio. Pero estos son caros, en parte porque son complicados de fabricar. Además, estos materiales no se pueden utilizar en algunos nuevos desarrollos actuales de dispositivos que son mecánicamente flexibles, ligeros de gran área.
Los investigadores han estado buscando materiales de reemplazo baratos, o al menos complementarios, durante muchos años, y han analizado, por ejemplo, los semiconductores orgánicos. Sin embargo, el transporte de carga de estos ha demostrado ser demasiado lento y un fotodetector tiene ser rápido.
Los nuevos materiales de perovskita están siendo ampliamente estudiados desde el 2019, debido a sus interesantes propiedades, pero estas investigaciones se han centrado principalmente en su uso en células solares y diodos emisores de luz eficientes. Feng Gao, investigador en Electrónica Biomolecular y Orgánica en la Universidad de Linköping, recibió una subvención inicial de 1,5 millones de euros del Consejo Europeo de Investigación en el otoño de 2016, destinada a la investigación sobre el uso de perovskitas en diodos emisores de luz.
Las perovskita como material de futuro
Las perovskitas forman una familia completamente nueva de materiales semiconductores que se definen por sus estructuras cristalinas. Estas pueden consistir tanto de sustancias orgánicas como inorgánicas. Tienen buenas propiedades de emisión de luz y son fáciles de fabricar. Para aplicaciones como diodos emisores de luz y células solares eficientes, el foco se ha puesto en las perovskitas consistentes en una sustancia orgánica (que contiene carbono e hidrógeno), metal y halógeno (flúor, cloro, bromo o yodo). Sin embargo, cuando esta composición se utilizó en fotodetectores, demostró ser demasiado inestable.
Los resultados cambiaron cuando, gracias a esa nueva investigación, se optimizó el proceso de fabricación y la estructura de capa, con la utilización de materiales adecuados. La capa en la nueva perovskita, que contiene sólo elementos inorgánicos (cesio, plomo, yodo y bromo), se ha probado en un sistema de comunicación óptica, que confirmó su capacidad para transferir texto e imágenes, de forma rápida y confiable. La calidad no se deterioró, incluso después de 2.000 horas a temperatura ambiente.
Créditos Imagen Portada: Thor Balkhed
