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Desarrollan nuevo material semiconductor estabilizado por entropía

El material es una aleación de por lo menos 6 elementos bases denominado Calcogenuros, compuesto por Germanio, Estaño, Plomo, Azufre, Selenio y Telurio.

ElectronicosOnline.com Magazine / Oswaldo Barajas

Un nuevo material semiconductor ha emergido como un intento de descubrir alternativas a la aparente agonizante electrónica basada en Silicio, y en esta ocasión fueron los científicos de la Universidad de Michigan (EEUU) quienes dieron a conocer el descubrimiento de un nuevo material semiconductor de entropía-estabilizada.

 

En el informe publicado por la universidad, los investigadores refieren que este trabajo abre el camino a una adopción más amplia de semiconductores estabilizados por entropía para aplicaciones funcionales que requieren de características técnicas específicas.

En su artículo titulado "Semiconducting high-entropy chalcogenide alloys with ambi-ionic entropy stabilization and ambipolar doping", los investigadores Emmanouil Kioupakis y Pierre F. P. Poudeu, pertenecientes a los departamentos de Ciencia de los Materiales e Ingeniería Electrónica, mencionan que implementando modelos basados en teoría de la predicción como fundamento para la identificación de elementos químicos necesarios para la estabilización entrópica, lograron dar con una estructura cristalina conformada por los elementos Germanio (Ge), Estaño (Sn), Plomo (Pb) los cuales proveen átomos cationes, y Azufre (S), Selenio (Se) y Telurio (Te), agrupación que suministra átomos aniones, tal como se mira en la siguiente ilustración.

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Estructura cristalina de GeSnPbSSeTe, una aleación de calcogenuro estabilizada por entropía semiconductora. Los átomos amarillos son cationes (Ge, Sn, Pb) y los átomos azules son aniones (S, Se, Te). La diferencia en la ligereza corresponde a diferentes especies de aniones y cationes. (Fuente: Departamento de Ciencia e Ingeniería de Materiales, Universidad de Michigan.)

 

El informe señala que la entropía se define como una cantidad termodinámica que cuantifica el grado de desorden en un material, y en la industria electrónica se utiliza para sintetizar una amplia gama de materiales novedosos al mezclar cada componente de manera equimolar, desde aleaciones metálicas de alta entropía hasta cerámicas estabilizadas por entropía.

Estos materiales pueden cristalizarse sorprendentemente en una sola estructura habilitada por la gran entropía configuracional en la red. Los científicos Kioupakis y Poudeu plantearon la hipótesis de que este principio de estabilización por entropía se puede aplicar para superar los desafíos de síntesis de las aleaciones semiconductoras que prefieren la segregación en compuestos termodinámicamente más estables. En su trabajo, probaron su hipótesis en una aleación de calcogenuro II-VI de 6 componentes derivada de la estructura PbTe mezclando Ge, Sn y Pb en el sitio de cationes, y S, Se y Te en el sitio de aniones.

Los investigadores esperan que su trabajo permita a otras instancias de investigación tanto de la academia como de la industria, acelerar sus líneas de investigación en pos de encontrar materiales que puedan inmediatamente transferirse al sector de los dispositivos semiconductores, que a su vez, incrementen el potencial de los productos electrónicos.

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