El silicio también emite luz

El silicio es la base de los circuitos electrónicos actuales pero, a pesar de su versatilidad, hay aplicaciones para las que hasta ahora no era adecuado, entre ellas para emitir y recibir luz. Otros materiales semiconductores, basados en el galio, como el arseniuro de galio y el nitruro de galio, sí resultan buenos emisores luminosos en diversos colores y son los utilizados en los diodos emisores de luz (LEDs). Recientemente, sin embargo, investigadores de la empresa europea STMicroelectronics han anunciado que han conseguido que el silicio emita luz con la misma eficiencia que los tradicionales compuestos semiconductores utilizados para este fin. La importancia de este avance está en el hecho de que de esta forma se puede combinar en un sólo microprocesador el proceso óptico y el electrónico. La integración de relojes basados en señales ópticas en los chips supone un paso adelante para la miniaturización sin cambiar de tecnología.

'La posibilidad de combinar el proceso óptico y el electrónico en el mismo chip presenta grandes oportunidades para ST de desarrollo de muchos nuevos tipos de productos semiconductores, especialmente dado que la tecnología es compatible con los actuales métodos y equipos de producción', ha asegurado GianGuido Rizotto, director de investigación y desarrollo de la empresa, producto de la fusión de la francesa Thomson Semiconducteurs y la italiana SGS Microelettronica.

La tecnología presentada por ST se basa en el dopaje de una capa de óxido de silicio, enriquecido con nanocristales de silicio, con iones de metales de tierras raras como el erbio o el cerio. La frecuencia de la luz emitida depende del tipo de dopante utilizado y los procesos clave han sido patentados por la empresa. La tecnología ha sido desarrollada en su mayor parte en el laboratorio de la empresa situado en Catania.

Una de las primeras aplicaciones de la nueva tecnología es en dispositivos de control de potencia aislados de los transistores. En la actualidad, este aislamiento sólo se puede conseguir con dispositivos externos, con el consiguiente aumento de tamaño, coste y consumo, señalan fuentes de ST. En uno de los nuevos diseños dos circuitos en un mismo chip, pero aislados, se comunicarán mediante señales ópticas emitidas y recibidas por dispositivos de silicio. Las aplicaciones son aquellas en las que el circuito de potencia debe manejar voltajes mucho más elevados que el circuito de control. A más largo plazo, se piensa, entre otras aplicaciones, en sistemas ópticos de transmisión de datos en circuitos CMOS en los cuales las señales de reloj se distribuyan por el chip a la velocidad de la luz.

Fuera las bombillas

La emisión de luz por semiconductores es, por otra parte, la base de las futuras fuentes de luz que sustituirán a las bombillas incandescentes y los tubos fluorescentes actuales en la iluminación general. Los expertos piensan que dentro de muy pocos años se habrá conseguido la combinación de prestaciones y precio que permita esta sustitución, yendo a fuentes de luz mucho más versátiles, con transmisión por fibra óptica y cambio de color.

Los LEDs, ya ampliamente utilizados en pequeñas pantallas, son mucho más eficientes que las bombillas en la conversión de la electricidad en luz y también son mucho más duraderos y mucho menos frágiles. El principal obstáculo hasta ahora ha sido la imposibilidad de obtener luz blanca con esta tecnología, pero este obstáculo ya ha sido superado, a partir del trabajo del investigador japonés Shuji Nakamura, que en 1995 consiguió un LED azul basado en nitruro de galio, que se sumó a los diodos rojos y verdes ya existentes.

Numerosos nuevos productos han llegado o están a punto de llegar al mercado, como una fuente de luz de 5 vatios que ilumina como una bombilla de 10 vatios, informaba recientemente The Economist. Sumados varios de estos dispositivos se obtiene la luz equivalente a una bombilla de 60 0 100 vatios, aunque su coste es todavía demasiado alto para pensar en una inmediata sustitución.