Un equipo de investigadores del Instituto de Tecnología de Israel ha desarrollado un nuevo condensador con una estructura de diodo de metal-aislante-semiconductor MIS que se puede ajustar mediante iluminación. El condensador, que presenta nanopartículas metálicas incrustadas, es similar a un metal-diodo de metal aislante MIM, excepto que la capacitancia del nuevo dispositivo depende de la iluminación y exhibe una fuerte dispersión de frecuencia, lo que permite un alto grado de sintonización.
Este nuevo condensador tiene el potencial de mejorar la capacidad inalámbrica para el procesamiento de información, detección y telecomunicaciones. Los investigadores informan sus hallazgos esta semana en el Revista de Física Aplicada , de AIP Publishing.
"Hemos desarrollado un capacitor con la capacidad única de sintonizar la capacitancia en grandes cantidades utilizando luz. Tales cambios no son posibles en ningún otro dispositivo", dijo Gadi Eisenstein, profesor y director del Instituto de Nanotecnología Russell Berrie en el Technion IsraelInstituto de Tecnología de Haifa y coautor del artículo: "La sensibilidad fotográfica observada de esta estructura de diodos MIS expande su potencial en los circuitos optoelectrónicos que pueden usarse como un condensador variable sensible a la luz en los circuitos de detección remota".
Los diodos MIM son elementos comunes en dispositivos electrónicos, especialmente aquellos que utilizan circuitos de radiofrecuencia. Comprenden electrodos de placa metálica de película delgada que están separados por un aislante. Al igual que la estructura MIM, el nuevo condensador MIS de los investigadores es independiente del sesgo, lo que significa quela capacitancia constante es independiente de su voltaje de alimentación.Los capacitores independientes de polarización son importantes para una alta linealidad y, por lo tanto, una previsibilidad directa del rendimiento del circuito.
"Hemos demostrado que nuestra estructura MIS es superior a un diodo MIM estándar", dijo Vissarion Beso Mikhelashvili, investigador principal del Instituto de Tecnología de Israel y también coautor del artículo ". Por un lado,tiene todas las características de un dispositivo MIM, pero la capacitancia independiente del voltaje es ajustable por la luz, lo que significa que la funcionalidad de sintonización se puede incorporar en los circuitos fotónicos ".
"La iluminación causa un doble efecto", dijo Eisenstein. "Primero, la excitación de los estados de trampa mejora la polarización interna. Segundo, aumenta la densidad de portadores minoritarios debido a la generación de fotos y reduce el ancho de la región de agotamiento. Este cambiomodifica la capacitancia "
Los investigadores crearon tres estructuras MIS, fabricadas en un sustrato de silicio a granel, basado en una pila dieléctrica multicapa, que consistía en una delgada película térmica de dióxido de silicio y una capa de óxido de hafnio. Las dos capas estaban separadas por subcapas de fluoruro de estroncio SrF2en el que se incorporaron nanopartículas de ferrum Fe, hierro o cobalto Co.
Los investigadores encontraron que el proceso de fluoración-oxidación de los átomos de hierro provoca la formación de un gradiente en el estado de valencia de los iones de hierro a través de la capa activa, lo que resulta en la generación de una polarización electrónica. La polarización causa un sesgo independienteregión de agotamiento y, por lo tanto, una característica de tipo MIM.
Se prepararon cuatro estructuras adicionales para la comparación: dos carecían de las subcapas SrF2 y una de ellas estaba preparada sin la película de hierro. Las otras dos estructuras contenían SrF2: una no tenía cobalto y la segunda incluía una capa de Co de un nanómetro.
La comparación con otros condensadores MIS que contenían las nanopartículas metálicas con o sin las subcapas SrF2 llevó a la conclusión inequívoca de que solo los dispositivos que consisten en la combinación de Fe y SrF2 convierten la estructura MIS en una estructura tipo MIM fotosensible.
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Materiales proporcionados por Instituto Americano de Física . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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