Científicos valencianos avanzan en la investigación de materiales semiconductores bidimensionales para la generación de nuevos dispositivos optoelectrónicos

Un equipo de investigación del Instituto de Ciencia de los Materiales de la Universitat de València (ICMUV), en España, ha encontrado un método eficiente para potenciar la flourescencia de un nanomaterial semiconductor bidimensional obtenido a partir de seleniuro de indio (InSe). El estudio, publicado recientemente en la revista Nano Letters, abre la puerta al diseño de nuevos dispositivos fotónicos y optoelectrónicos, elementos fundamentales de las tecnologías ligadas a la telecomunicación y a la energía.

Los materiales semiconductores, como el silicio, son la materia prima que ha permitido desarrollar todos los dispositivos electrónicos y optoelectrónicos actuales. Gracias a estos existen diodos, transistores, chips, células solares, LEDs, láseres, células fotoeléctricas o fotodetectores.

La característica más importante de los semiconductores –que los hace tan relevantes desde el punto de vista tecnológico– es el requerimiento de una energía mínima para poder excitar un electrón por encima de la llamada ‘banda prohibida’, que es donde se hace posible la conducción de electricidad. Cuando las dimensiones de los semiconductores se reducen a la escala nanomètrica pasan a gobernar las reglas del mundo cuántico, que permiten sintonizar la banda prohibida de estos nanomateriales, lo que serviría, incluso, para diseñar nuevos dispositivos electrónicos y optoelectrónicos más eficientes, flexibles y económicos. Por eso, la sintonización de la banda prohibida de los nanomateriales bidimensionales es, para los científicos, una cuestión abierta y perseguida.

El descubrimiento del primer nanomaterial bidimensional aislado –el grafeno–, ha despertado mucho interés entre la comunidad científica por el hecho de ser un excelente conductor térmico y eléctrico, poseer interesantes propiedades ópticas y mecánicas, ser estable en condiciones ambientales y resultar altamente funcionalizable. Pero las dificultades encontradas a la hora de añadir la semiconductividad entre sus propiedades han reconducido buena parte de la investigación científica, en este campo, al estudio de otros materiales bidimensionales y semiconductores.

En un artículo publicado recientemente en la revista Nano Letters, un equipo de investigación internacional encabezado por investigadores del Instituto de Ciencia de los Materiales de la Universitat de València (ICMUV), ha reportado nuevas propiedades de un semiconductor bidimensional obtenido a partir del seleniuro de indio (InSe), utilizando métodos de exfoliación micromecánica, como los que permitieron descubrir el grafeno. Se trata de un material estable en condiciones ambientales, que exhibe una banda prohibida sintonizable desde el infrarrojo (990 nm) hasta bien dentro del visible (590 nm). Esto supone un aumento de la versatilidad de procesos de absorción de la luz, por encima de la que pueden ofrecer otros materiales bidimensionales, de forma que se abre una banda de utilidad todavía por explorar para nuevos dispositivos. La respuesta luminiscente del InSe se ve potenciada notablemente por métodos de nanotexturitzación, un eficiente método de absorción de luz utilizado también para mejorar la baja respuesta luminiscente del grafeno, pero todavía tecnológicamente complicada.

Estos resultados abren la puerta al diseño de nuevos dispositivos electrónicos y optoelectrónicos y heteroestructuras semiconductoras basadas en materiales bidimensionales.

El grupo principal del trabajo lo constituyen los físicos Juan Fco. Sánchez Royo, Juan P. Martínez Pastor, Alfredo Segura, Ana Cros, Mauro Brotóns i Gisbert y Daniel Andrés Penares, del Instituto de Ciencia de los Materiales de la Universitat de València. En él han participado los miembros de la empresa del Parc Científic de la Universitat de València INTENANOMAT S.L., Pedro J. Rodríguez y Rafael Abargues, además de otros investigadores del ICN2-CSIC y ICMAB-CSIC de Barcelona, y de la Universidad de California-Berkeley. (Fuente: U. València)