Para empezar, muchos de vosotros os preguntaréis qué es un fotodetector. Pues bien, un fotodetector es un dispositivo basado en materiales semiconductores que transduce una señal fotónica en una señal eléctrica. En otras palabras, es un dispositivo que cuya superficie sensora es capaz de proporcionar una señal eléctrica como respuesta a la radiación óptica que incide sobre ella.
Los materiales que se utilizan en la fabricación de estos dispositivos suelen ser semiconductores como el silicio, el arseniuro de galio, el germanio, u otros compuestos ternarios (combinación de tres tipos de materiales que darán lugar a propiedades óptimas para estos dispositivos optoelectrónicos).
Aunque existen dos tipos de fotodetectores, térmicos y fotónicos, nos centraremos aquí en los segundos.
El quid de la cuestión llega ahora, cuando nos preguntamos por qué la nanotecnología entra en el campo de los fotodetectores.
¿Cómo mejora la nanociencia el funcionamiento de estos dispositivos?
Una de las aplicaciones de los fotodetectores consiste en cámaras de visión nocturna.
Actualmente éstas se basan en caros chips de arseniuro de galio e indio.
Con la aplicación de la nanotecnología a este campo, la visión nocturna se consigue mediante fotodetectores sensibles a la luz en la región del infrarrojo, que son las ondas por ejemplo que emiten los radiadores o los microondas que tenemos en nuestras casas, o también las emitidas por el propio cuerpo humano.
Estos fotodetectores están basados en una capa de 800 nanómetros de grosor de nanopartículas fotosensibles, y son diez veces más sensibles a los infrarrojos que los sensores utilizados actualmente. La universidad de Toronto, donde se realizó el estudio, afirma que "este sistema se podría aplicar en otros campos, como la formación de imágenes en medicina, el control ambiental o las comunicaciones por fibra óptica" Los límites en la fotosensibilidad del silicio y el elevado coste de semiconductores como el arseniuro de galio e indio (InGaAs) hace que los estudios en este campo sean constantes.
La investigaciones más recientes llevadas a cabo por la Universidad de California en San Diego apuntan sin embargo a los nanocables semiconductores como los fotodetectores más eficientes del futuro.
Un nanocable es un cable que tiene un grosor de un nanómetro (es decir, su grosor es 1.000.000.000 veces más pequeño que un metro) y precisamente es la geometría de estos nanocables lo que los hace tener excelentes propiedades para la detección de la luz. Se piensa incluso que se podría conseguir con ellos fotodetectores con la sensibilidad de un solo fotón que es la máxima sensibilidad posible que un fotodetector puede tener.
La clave de estas propiedades tan únicas de los nanocables es la gran superficie o área que presentan en relación a su volumen debido a su geometría, de forma que esta amplia área le facilita enormemente la detección de la luz. Además, al tener asociado tan poco volumen, la relación señal-ruido del dispositivo o sensibilidad del mismo se amplifica enormemente; en otras palabras, la señal se percibe mucho más claramente, tanto que el ruido se reduciría a una milésima parte con respecto a los fotodetectores más grandes convencionales fabricados con los mismos materiales. En realidad, la idea es bastante intuitiva: al tener un diámetro tan reducido, la luz (los fotones) es conducida a través del interior del nanocable de forma completamente direccional, y con elevada eficiencia y rapidez.
Además de presentar sensibilidades mucho más altas, estos fotodetectores basados en nanocables presentan una alta velocidad de respuesta, y no sólo eso; combinando los nanocables adecuadamente podríamos fabricar un fotodetector sensible a más de un color.
Según la universidad, "se espera que permitan nuevas arquitecturas de fotodetección para dispositivos de imagen, memorias de almacenamiento, comunicaciones ópticas dentro de los chips y otras aplicaciones de escala nanométrica".
Morales R. Karelis
CI 18089995
EES secc 2
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