Un láser transforma propiedades semiconductoras en un solo paso

Un equipo de investigación del Instituto de Ciencia y Tecnología de Daegu Gyeongbuk logró desarrollar una nueva tecnología que permite la conversión de las propiedades de conductividad de los semiconductores a través de un único proceso con láser.

La tecnología denominada Integración de Oxidación y Dopaje Inducida por Láser (LODI), permite transformar el óxido de titanio (TiO₂), un semiconductor convencionalmente n-tipo que se basa en electrones, en un semiconductor p-tipo, donde los agujeros actúan como portadores de carga eléctrica.

El método LODI presenta un avance significativo, ya que puede ejecutar simultáneamente la oxidación y el dopaje mediante un único irradicación láser. Esto se considera una innovación de conversión capaz de simplificar drásticamente un proceso tradicionalmente complejo que, de otro modo, llevaría varias horas e implicaría un tratamiento térmico de alta temperatura y costosos equipos en un entorno de vacío.

La tecnología fue publicada en la revista Small y liderada por el Profesor Hyukjun Kwon del Departamento de Ingeniería Electrónica y Ciencias de la Computación. El equipo destacó que el óxido de titanio ha sido considerado un material semiconductor ideal por su estabilidad térmica y química, y su abundancia. Sin embargo, su estructura cristalina limita el movimiento de los agujeros, lo que históricamente limitó su funcionalidad a solo actuar como un semiconductor n-tipo. La capacidad de cambiar esta propiedad garantiza que LODI se convierta en una tecnología fascinante para la manufactura de semiconductores del futuro.

Para realizar esta conversión, se coloca una película de óxido de aluminio (Al₂O₃) sobre una fina película metálica de titanio (Ti) y se irradia con un láser durante unos segundos. Durante este proceso, los iones de aluminio difunden hacia adentro a medida que el titanio se combina con oxígeno, convirtiéndose en óxido de titanio y generando una ruptura en el equilibrio de electrones. Como resultado, se crean los agujeros resolviendo la problemática limitante de su estructura cristalina.

En contraste con el proceso complejo que normalmente se requiere para convertir semiconductores de óxido de titanio a p-tipo, LODI puede lograr la misma conversión en solo unos segundos. Esto no solo ahorra tiempo, sino que reduce considerablemente los costos, lo que la posiciona como una tecnología de manufactura semiconductora de nueva generación capaz de realizar oxidación, dopaje y patrones al mismo tiempo.

"Este estudio es de gran importancia porque transforma semiconductores de óxido de titanio, que principalmente se usaban como n-tipo, a p-tipo, al tiempo que simplifica el proceso convencional en un único proceso de láser", comentó el Profesor Hyukjun Kwon. "Esta tecnología original que puede controlar con precisión el tipo de conductividad de los semiconductores de óxido será fundamental para la implementación de dispositivos altamente integrados y fiables en el futuro".

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