Los dispositivos electrónicos de alta velocidad que no consumen mucha energía son útiles para la comunicación inalámbrica. Tradicionalmente, el funcionamiento a alta velocidad se ha logrado haciendo dispositivos más pequeños, pero a medida que los dispositivos se hacen más pequeños, la fabricación se vuelve cada vez más difícil. Un grupo de investigadores de la Universidad de Osaka (Tokio) ha descubierto que las redes conductoras controladas por la temperatura en el dióxido de vanadio mejoran la sensibilidad del dispositivo de silicio a la luz de terahercios.
Los investigadores han mejorado el rendimiento de los dispositivos mediante la colocación de una capa de metal estampada, es decir, un metamaterial estructural, sobre un sustrato tradicional como el silicio, para acelerar el flujo de electrones.
Aunque este método es prometedor, es un desafío que la estructura del metamaterial sea controlable, lo que permite ajustar las propiedades del metamaterial en función de las condiciones del mundo real.
Aumento de la sensibilidad del silicio a la luz de terahercios
En busca de una solución, el equipo de investigación examinó el dióxido de vanadio (VO2). Cuando se calienta adecuadamente, pequeñas áreas en una capa de VO2 se transforman de aislantes a metálicas. Estas regiones metálicas pueden transportar carga, comportándose como pequeños electrodos dinámicos. Los investigadores explotaron este comportamiento para producir microelectrodos ‘vivos’, que mejoraron selectivamente la respuesta de los fotodetectores de silicio a la luz de terahercios.
Cuando la temperatura se reguló adecuadamente, los dominios metálicos en el VO2 formaron una red conductora que controló el campo eléctrico localizado en la capa de silicio, aumentando su sensibilidad a la luz de terahercios.
El comportamiento regulado por la temperatura de las regiones metálicas VO2 ‘vivas’ mejoró la respuesta del silicio a la luz de terahercios. Estos resultados muestran el potencial de los metamateriales para impulsar el desarrollo de electrónica avanzada que supere las limitaciones de los materiales tradicionales para cumplir con los requisitos de velocidad y eficiencia.