La detección de luz infrarroja es crucial en una amplia gama de tecnologías, desde controles remotos hasta sistemas de enfoque automático, vehículos autónomos y cascos de realidad virtual. Esto significa que mejorar el rendimiento de los sensores infrarrojos, como los fotodiodos, tendrá importantes beneficios.
Investigadores de la Universidad de Aalto han desarrollado un nuevo tipo de fotodiodo infrarrojo que responde un 35% más a 1,55 µm, una longitud de onda clave para las telecomunicaciones, que otros componentes basados en germanio. Es importante destacar que este nuevo dispositivo se puede fabricar utilizando técnicas de producción existentes, lo que hace que su adopción sea muy práctica.
“Nos llevó ocho años pasar de esta idea a la prueba del concepto”, afirma Hale Savin, profesor de la Universidad Aalto.
La idea básica es fabricar fotodiodos utilizando germanio en lugar de arseniuro de indio y galio. Los fotodiodos de germanio son económicos y ya totalmente compatibles con los procesos de fabricación de semiconductores, pero hasta ahora, los fotodiodos de germanio han tenido un desempeño deficiente en términos de captura de luz infrarroja.
El equipo de Savin pudo crear fotodiodos de germanio que capturan casi toda la luz infrarroja que les llega.
“La alta eficiencia fue posible combinando varios métodos nuevos: eliminando las pérdidas ópticas utilizando nanoestructuras superficiales y reduciendo las pérdidas eléctricas de dos maneras diferentes”, explica Hanchen Liuun investigador de doctorado que creó una herramienta de prueba de concepto.
Las pruebas del equipo demostraron que su fotodiodo de prueba de concepto superó en capacidad de respuesta no solo a los fotodiodos de germanio existentes, sino también a los fotodiodos comerciales de arseniuro de indio y galio. La nueva tecnología captura fotones infrarrojos de manera muy eficiente y funciona bien en una amplia gama de longitudes de onda. Los nuevos fotodiodos pueden fabricarse fácilmente utilizando las instalaciones de fabricación existentes y los investigadores esperan que puedan integrarse directamente en muchas tecnologías.
‘El momento no podría ser mejor. Hoy en día, hay tantos campos que dependen de la detección de rayos infrarrojos que la tecnología se ha convertido en parte de nuestra vida diaria», afirma Sawan.
Savin y el resto del equipo están ansiosos por ver cómo su tecnología afectará las aplicaciones existentes y descubrir qué nuevas aplicaciones podrían ser posibles con mejor sensibilidad.
El estudio fue publicado el 1 de enero de 2025 en la revista. Iluminación: ciencia y aplicaciones.
