El Departamento de Energía de EE.UU. ha destinado 70 millones de dólares a su investigación
Adoptar este material para la electrónica de iluminación y energía podría reducir el consumo mundial de energía en un 25 %
La Universidad de Cambridge y el Instituto Tecnológico de Massachusetts han creado grupos de investigación específicos para explorar sus aplicaciones electrónicas
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Desde que a mediados del siglo pasado se descubrió que los materiales semiconductores podían utilizarse en la fabricación de dispositivos electrónicos, se ha producido una verdadera revolución tecnológica en el campo de las aplicaciones electrónicas que se ha traducido en un “salto” para la sociedad. Además del silicio y del grafeno (sobre el que hemos publicado dos extensos artículos en este blog), otro de estos materiales “estrella” es el nitruro de galio (GaN).
Los mejores centros de investigación se han centrado en su estudio
La Universidad de Cambridge ha creado un centro destinado a su estudio (The Cambridge Centre for Gallium Nitride), consciente de que este semiconductor será un material clave para la próxima generación de transistores de alta frecuencia y alta potencia, capaces de funcionar a altas temperaturas. Esta constituye solo una de las áreas de investigación, ya que están abriendo otras muchas en colaboración con universidades e industrias de todo el mundo.
El Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT) también está destinando muchos recursos a su estudio. Tomás Palacios – principal investigador de los Laboratorios de Tecnología de Microsistemas del Instituto – realizó su tesis doctoral precisamente sobre el nitruro de galio, uno de los tres materiales que él denomina “extremos” y que investiga con su grupo de trabajo (los otros dos son el grafeno y materiales de dos dimensiones, cristales de unos pocos átomos de grosor). El objetivo del equipo es desarrollar aplicaciones para la electrónica que, más allá de la ciencia básica, redunden en tecnología y productos para la sociedad.
El nitruro de galio soporta 10 veces más voltaje que el silicio
Tal como explica el propio Palacios (un joven, brillante y premiado científico español nacido en Andalucía) en la web del Instituto, el nitruro de galio es un material “extremo” porque es capaz de soportar 10 veces más voltaje que el silicio, el cual constituye la base de la mayoría de dispositivos electrónicos actuales. Debido a esta característica, se perfila como un excelente candidato para nuevos tipos de transformadores (dispositivos electrónicos de potencia), como los que se utilizan en las redes eléctricas para convertir los 110 voltios en voltajes inferiores o superiores.
Por su alta tolerancia a los altos voltajes, el nitruro de galio podría permitir crear dispositivos electrónicos que funcionaran a mucha mayor frecuencia que la actual. Por ejemplo, nuestros teléfonos móviles operan a unos cuantos gigahercios (GHz) y algunos sistemas inalámbricos funcionan a unos, 20, 30 o 40 GHz. El nitruro de galio “admitiría” aumentar estas frecuencias hasta cientos de ellas, incluso hasta alcanzar los terahercios. De hecho, ya han desarrollado un prototipo que califican como uno de los más rápidos del mundo.
EE.UU. invierte 70 millones de dólares en su investigación
El pasado mes de mayo, el Departamento de Energía de EE. UU. (DOE) anunció que destinaría 140 millones de dólares a la investigación de sistemas electrónicos de potencia. La mitad de este presupuesto se dedicará a seguir estudiando el nitruro de galio y sus aplicaciones. Durante el anuncio, el DOE citó un estudio según el cual la adopción del nitruro de galio, tanto en iluminación como en transformadores, podría reducir en un 25 % el consumo de energía mundial.
Los LED basados en GaN dominarán el mercado
Los nitruros han permitido también aumentar el rango de funcionamiento de los LED y diodos láser hasta la región del ultravioleta, lo que ha abierto un nuevo camino para los sectores de la iluminación, las telecomunicaciones y la electrónica de consumo.
Según una interesante y amplia monografía publicada por el Ministerio de Defensa de España (Tecnologías de semiconductores GaN y SIC), es muy probable que alrededor del año 2025 los LED basados en GaN dominen el mercado y lleguen a reemplazar la tecnología tradicional de lámparas incandescentes.
Fuentes:
Observatorio Tecnológico de Electrónica
The Cambridge Centre for Gallium Nitride: http://www.gan.msm.cam.ac.uk/
MIT