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La tecnología electroóptica mejora la posición global de la Unión Europea

El germanio es un material semiconductor con propiedades eléctricas y ópticas que representan una ventaja en algunos aspectos en comparación con el silicio (Si) utilizado de forma convencional. Un equipo de científicos utilizó silicio-germanio (SiGe) para producir nuevas aleaciones para fotodetectores y otros dispositivos electroópticos.
La tecnología electroóptica mejora la posición global de la Unión Europea
Las aleaciones de SiGe cristalino (epitaxial) son objeto de una intensa investigación y desarrollo en Asia y Estados Unidos. Estas investigaciones están allanando el camino para nuevos sistemas fotónicos y electrónicos, incluyendo transistores de alta velocidad y detectores de infrarrojos (IR). Para que la Unión Europea siga siendo competitiva en este campo en crecimiento, un equipo de científicos inició el proyecto «Photonic integration on silicon germanium» (PIOS), financiado por la UE.

Los investigadores se dedicaron a una técnica relativamente nueva, la heteroepitaxia mediante recocido múltiple con hidrógeno (MHAH), que permite la producción de capas de Ge de calidad muy alta integradas en una plataforma de semiconductor complementario de óxido metálico (CMOS) de Si. Los científicos utilizaron esta técnica para producir estructuras de pozo cuántico múltiple de SiGe (MQW). Las pequeñas estructuras tipo pozo producidas por capas de materiales limitan el movimiento de los portadores de carga (p. ej. un electrón o un hueco) en la dirección perpendicular a las capas. Los pozos cuánticos permiten controlar la conversión de energía en luz en las longitudes de onda deseadas. Cuando el control o la modulación se realizan mediante un campo eléctrico externo (por medio del efecto Stark de confinamiento cuántico [QCSE]) se crea un modulador de electroabsorción.

PIOS utilizó estructuras de MQW de SiGe formadas mediante MHAH y el efecto QCSE para producir fotodetectores con gran capacidad de respuesta y moduladores de electroabsorción de alto rendimiento. Además, el procedimiento de crecimiento epitaxial de área selectiva (SEG) permitió producir capas de SiGe compatibles con los procesos de los CMOS de Si convencionales.

Los científicos también utilizaron la técnica epitaxial para producir nanocristales semiconductores de Ge en una matriz conductora de Si, que representa una gran ventaja respecto a la producción sobre un aislante, el caso típico en otros estudios. Además, el equipo produjo nanocristales de Si mediante un proceso de ablación láser de alto rendimiento y bajo coste, que podría proporcionar materiales para multitud de dispositivos optoelectrónicos, y los implementaron en un concepto de fotodetector novedoso.

Se espera que las técnicas y dispositivos de PIOS tengan un gran impacto sobre la industria europea de la optoelectrónica y su competitividad en un mercado global creciente. Además, los nuevos dispositivos tales como sistemas de telecomunicaciones asequibles y muy rápidos, sistemas de diagnóstico espectroscópico en el punto de atención y sistemas de visión artificial para la industria automotriz que aprovechan los resultados del proyecto garantizarán que estos avances sean compartidos por los ciudadanos de la UE.

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