Los investigadores que examinan el flujo de electricidad a través de los semiconductores han descubierto otra razón por la cual estos materiales parecen perder su capacidad de llevar una carga a medida que se vuelven más "dopados". Sus resultados, que pueden ayudar a los ingenieros a diseñar semiconductores más rápidos en el futuro, se publicanen línea en el diario ACS Nano .
Los semiconductores se encuentran en casi todos los componentes electrónicos modernos, desde computadoras hasta televisores y su teléfono celular. Se encuentran en algún lugar entre metales, que conducen muy bien la electricidad, y aisladores como el vidrio que no conducen electricidad en absoluto.La propiedad de conducción es lo que permite que los semiconductores funcionen como interruptores y transistores en la electrónica.
El material más común para los semiconductores es el silicio, que se extrae de la Tierra y luego se refina y purifica. Pero el silicio puro no conduce electricidad, por lo que el material se adultera deliberadamente y con precisión mediante la adición de otras sustancias conocidas como dopantes. Boroy los iones de fósforo son dopantes comunes agregados a los semiconductores basados en silicio que les permiten conducir electricidad.
Pero la cantidad de dopante agregado a un semiconductor es importante: muy poco dopante y el semiconductor no podrá conducir electricidad. Demasiado dopante y el semiconductor se parece más a un aislante no conductor.
"Hay un punto dulce cuando se trata de dopaje donde la cantidad correcta permite la conducción eficiente de electricidad, pero después de cierto punto, agregar más dopantes ralentiza el flujo", dice Preston Snee, profesor asociado de química en la Universidadde Illinois en Chicago y autor correspondiente en el documento.
"Durante mucho tiempo los científicos pensaron que la razón por la cual la conducción eficiente de la electricidad se redujo con la adición de más dopantes fue porque estos dopantes causaron que los electrones que fluían se desviaran, pero descubrimos que también hay otra forma en que demasiados dopantes impiden elflujo de electricidad "
Snee, la estudiante de química de la UIC Asra Hassan y sus colegas querían ver más de cerca lo que sucede cuando la electricidad fluye a través de un semiconductor.
Utilizando el Laboratorio Nacional Avanzado de Fuente de Fotones Argonne, pudieron capturar imágenes de rayos X de lo que sucede a nivel atómico dentro de un semiconductor. Usaron pequeños chips de sulfuro de cadmio para su "base" de semiconductores y los impregnaban con iones de cobreEn lugar de conectar los diminutos chips para electricidad, generaron un flujo de electrones a través de los semiconductores al dispararles con un potente rayo láser azul. Al mismo tiempo, tomaron fotos de rayos X de alta energía de los semiconductores en millonésimas de unaseparados por microsegundos, que mostraban lo que sucedía a nivel atómico en tiempo real a medida que los electrones fluían a través de los semiconductores dopados.
Descubrieron que cuando los electrones fluían a través de ellos, los iones de cobre formaban enlaces transitorios con la base de semiconductores de sulfato de cadmio, lo que es perjudicial para la conducción.
"Esto nunca se había visto antes", dijo Hassan. "Los electrones todavía están rebotando en los dopantes, lo cual ya sabíamos, pero ahora sabemos de este otro proceso que contribuye a impedir el flujo de electricidad en semiconductores sobre-dopados".
La unión de los iones dopantes al material base del semiconductor "hace que la corriente se atasque en los dopantes, lo que no queremos en nuestra electrónica, especialmente si queremos que sean rápidos y eficientes", dijo.Sin embargo, ahora que sabemos que esto está sucediendo dentro del material, podemos diseñar sistemas más inteligentes que minimicen este efecto, lo que llamamos 'modulación de portador de carga de unión dopante' ".
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Illinois en Chicago . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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