Investigadores de Universidad de Cornellen colaboración con la Academia Polaca de Ciencias, han logrado un gran avance en la tecnología de semiconductores al desarrollar el primer chip de doble cara, denominado chip “dualtrónico”, que integra dispositivos fotónicos y electrónicos en un solo nitruro de galio. (GaN) oblea.
Esta innovación podría reducir el tamaño de los dispositivos, mejorar la eficiencia energética y reducir los costos de fabricación.
La estructura cristalina única de la oblea de GaN es clave para su doble funcionalidad. Cada lado de la oblea tiene propiedades diferentes, similar a cómo se diferencian los polos de un imán. El equipo utilizó el lado metal polar (Ga-polar) para crear diodos emisores de luz (LED) y el lado nitrógeno polar (N-polar) para construir transistores de alta movilidad de electrones (HEMT). Al hacerlo, pudieron lograr una configuración en la que el HEMT de un lado alimenta el LED del otro, un logro nunca antes logrado en ningún material semiconductor.
Limitado sólo por la imaginación.
La investigación, dirigida por los profesores de Cornell Debdeep Jena y Huili Grace Xing, junto con los autores coautores Len van Deurzen y Eungkyun Kim, se publicó en la revista Naturaleza diario.
“Hasta donde sabemos, nadie ha fabricado dispositivos activos en ambos lados, ni siquiera para el silicio”, señaló el coautor principal Len van Deurzen, enfatizando que esta hazaña fue posible sólo gracias a las propiedades dependientes de la polaridad del GaN. Las obleas de silicio tradicionales son cúbicas, lo que hace que ambos lados sean casi idénticos, lo que impide dicho diseño.
Según los investigadores, este enfoque dualtrónico podría tener aplicaciones inmediatas para hacer que las pantallas microLED sean más asequibles y energéticamente eficientes. Al integrar funciones fotónicas y electrónicas en un solo chip, se necesitarían menos componentes, lo que reduciría los costos de producción y reduciría el tamaño del dispositivo. Este avance podría afectar significativamente la fabricación de pantallas, haciendo que las pantallas LED sean más baratas y compactas.
El potencial de la tecnología va aún más allá. Con la capacidad de utilizar la misma oblea para diferentes funciones, dualtronics podría permitir que las pantallas de los teléfonos inteligentes se reutilicen como antenas, admitiendo comunicaciones inalámbricas directamente a través de la pantalla. Las propiedades de polarización del GaN y la multifuncionalidad del chip dualtrónico podrían transformar no sólo las pantallas sino también los dispositivos de radiofrecuencia, los láseres y el futuro 5G/6G tecnologías.
“Una buena analogía es el iPhone”, explicó Debdeep Jena. “Es, por supuesto, un teléfono, pero es muchas otras cosas. Es una calculadora, es un mapa, te permite consultar Internet. Entonces hay un cierto aspecto de convergencia. Yo diría que nuestra primera demostración de 'dualtrónica' en este artículo es la convergencia de quizás dos o tres funcionalidades, pero en realidad es más que eso”.
Este avance podría remodelar la forma en que se diseñan y utilizan los dispositivos semiconductores. Al eliminar la necesidad de chips separados para manejar diferentes funciones, dualtronics promete optimizar tanto el rendimiento como la utilización de recursos en una variedad de tecnologías. Como señalan los investigadores, este desarrollo marca un importante paso adelante y las aplicaciones potenciales están “limitadas sólo por la imaginación”.
