El mundo moderno depende de una multitud de dispositivos electrónicos, como computadoras, teléfonos celulares, dispositivos y electrodomésticos. Más del 99% de estos dispositivos están hechos de semiconductores de silicio. Los materiales semiconductores son esenciales para el rendimiento de estos dispositivos, y los científicos buscan constantemente mejorar sus propiedades.
Crédito: Maksym Myronov
En los semiconductores, hay dos tipos de partículas que transportan electricidad: electrones y «agujeros». Los electrones son partículas cargadas negativamente que se mueven en el material (Un material es un material de origen natural o artificial que el hombre moldea…). Los «agujeros» son zonas vacías donde falta un electrón (El electrón es una partícula elemental de la familia de los leptones, y tiene carga…). Se consideran partículas cargadas positivamente. Juntos (en la teoría de conjuntos, un conjunto designa intuitivamente una colección…), los electrones y los «agujeros» permiten que la corriente eléctrica (una corriente eléctrica es un desplazamiento de un conjunto de portadores de carga…) circule en el semiconductor (Un semiconductor es un material que tiene las características eléctricas de un…).
La movilidad de los portadores de carga (electrones y huecos) es una de las características más importantes de un material semiconductor. La alta movilidad permite una operación más rápida y un menor consumo de energía, esencial para aumentar la velocidad de los dispositivos electrónicos actuales y aquellos que funcionan a bajas temperaturas (La temperatura es una cantidad física que se mide con un termómetro y… .).
El germanio es un material semiconductor que presenta ventajas sobre otros semiconductores como el silicio (El silicio es un elemento químico de la familia de los cristalógenos, de símbolo Si…). Si se puede mejorar la movilidad de los agujeros en germanio utilizando la técnica de deformación, esto podría conducir al desarrollo de nuevos materiales cuánticos con propiedades únicas. Los materiales cuánticos exhiben propiedades electrónicas y magnéticas especiales debido a su naturaleza. Se estudian para una amplia gama de aplicaciones, incluida la computación cuántica (la computación cuántica es el subcampo de la computación que se ocupa de las computadoras…), la detección y el almacenamiento de energía.
La evolución histórica de las movilidades de huecos y electrones en semiconductores del grupo IV a baja temperatura. La estrella marca el resultado de este trabajo.
Crédito: Maksym Myronov
En un artículo reciente publicado en la revista Small Science, un equipo internacional de investigadores del Reino Unido y Canadá anunció que había logrado una movilidad récord de agujeros de 4,3 millones de cm²V⁻¹s⁻¹ en un semiconductor de germanio tensado, fabricado en una oblea de silicio estándar. . Este aumento significativo en la movilidad permite que los agujeros superen a los electrones en los materiales semiconductores del grupo IV.
Además de esta movilidad récord, esta plataforma de materiales revela una combinación única de propiedades, muy buscadas para la investigación (Investigación científica designa en primer lugar todas las acciones emprendidas con vistas a…) y el desarrollo de la electrónica de baja temperatura. y circuitos electrónicos cuánticos. Este gran avance ha sido posible gracias al desarrollo de tecnologías de crecimiento epitaxial de última generación, lo que ha dado como resultado una calidad monocristalina superior del sistema de material de germanio colado, con baja densidad (la densidad o densidad relativa de un cuerpo es la relación de su densidad a la…) de impurezas y otras imperfecciones.
Los investigadores creen que aún no se ha alcanzado la máxima movilidad y que hay margen de mejora. Se necesitan más estudios experimentales y teóricos para comprender los mecanismos microscópicos que limitan aún más la movilidad de los agujeros.
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