Diseñan una «copiadora» de #grafeno que permite copiar sus propiedades con materiales más económicos
Definido como el supermaterial del futuro, por su capacidad conductora de electricidad en láminas con el grosor de un átomo, el grafeno abre el camino a pantallas ultraligeras y flexibles, además de otros componentes electrónicos que actualmente dependen del silicio. El inconveniente de desarrollarlos con grafeno, es su elevado coste. El silicio, por el contrario, es uno de los materiales más abundantes del planeta.
Un equipo de ingenieros de MIT han desarrollado una técnica para fabricar películas semiconductoras ultrafinas de una gran cantidad de materiales distintos del silicio. Para la demostración, los investigadores fabricaron películas flexibles hechas con arseniuro de galio, fluoruro de litio y nitruro de galio, ya que son materiales que tienen mejor rendimiento que el silicio, pero que al día de hoy son costosos de producir en dispositivos convencionales.
La nueva forma de llevarlo a cabo (siempre según los investigadores), facilita un novedoso método rentable para fabricar electrónica flexible hecha de una indistinta combinación de elementos semiconductores, que pueden funcionar mejor que los dispositivos actuales que su técnica se basa en el silicio.
«Hemos abierto una forma de hacer eletrónica flexible con tantos sistemas de materiales diferentes,aparte del silicio», dice Jeehwan Kim, profesor de Ingeniería Mecánica y Ciencia e Ingeniería de Materiales. Kim cree que la técnica se puede utilizar para la fabricación de dispositivos de bajo costo y alto rendimiento, tales como celdas solares flexibles, computadores portátiles y sensores entre otros.
El grafeno invisible
En el pasado año 2017, Kim y sus colegas idearon un método para producir «copias» de materiales semiconductores caros utilizando grafeno. Es similar a utilizar el obsoleto papel de carboncillo para hacer calcos de copias. Detectaron que cuando apilaban grafeno sobre una oblea pura y costosa de material semiconductor, fluían átomos de galio y arseniuro sobre la pila,de forma que el grafeno intermedio resultaba invisible o trasparente. El resultado, fue que los átomos se reunieron en el patrón correcto, formando una copia exacta que puede ser fácilmente desprendida de la capa de grafeno, que actúa como papel autocopiante.
Esta técnica llamada «epitaxia remota» proporciona una manera asequible de fabricar varias películas de arseniuro de galio, utilizando tan solo una oblea subyacente.
Experimentaron aplicando epìtáxia remota al silicio y al germanio, que son dos semiconductores económicos,pero cuando los átomos fluían sobre el grafeno no podían interactuar con sus capas subyacentes. Era como si el grafeno,previamente transparente, modificara su estructura y cambiara a opaco, y no permitiendo que los átomos de silicio y germanio «vieran» a los átomos del otro lado.
Crean un competidor para el grafeno, válido para el ordenador cuántico
Casualmente el silicio y el germanio son dos elementos que forman parte del mismo grupo de la tabla periódica de elementos.Descubrieron que era cuestión de polaridad, «esto nos dio una pista», nos comenta Kim.
La diferencia de polaridad,posiblemente haya ayudado a los átomos a interactuar a través del grafeno como si fuera transparente, y a copiar el patrón atómico subyacente.
Han descubierto que cuanto mayor es el grado de carga o polaridad, más fuerte es la interacción atómica, e incluso hay pruebas, a través de múltiples hojas de grafeno. Así han tenido acceso a una auténtica técnica de fotocopiado de materiales casi sin límites,abriendo una puerta a conseguir semiconductores asequibles que pueden revolucionar el mundo de la electrónica.