¿Qué es una heterounión?

Se crea una heterounión cuando dos capas diferentes de semiconductores cristalinos se colocan juntas o en capas junto con espacios de banda alternos o diferentes. Utilizados principalmente en dispositivos eléctricos de estado sólido, las heterouniones también se pueden formar entre dos semiconductores con diferentes propiedades, como una que es cristalina mientras que la otra es metálica. Cuando la función de un dispositivo eléctrico o aplicación de dispositivo depende de más de una heterounión, se colocan en formación para crear lo que se denomina heteroestructura. Estas heteroestructuras se utilizan para aumentar la energía producida por diferentes dispositivos eléctricos, como las células solares y los láseres.

Hay tres tipos diferentes de heterouniones. Cuando se crean estas interfaces entre semiconductores, pueden formar lo que se llama un espacio intermedio, un espacio escalonado o un espacio roto. Estos diferentes tipos de heterouniones dependen de la brecha de energía que se crea como resultado de los materiales semiconductores específicos.

La cantidad de energía que puede producir un material es directamente relevante para el tamaño de la brecha energética creada por la heterounión. El tipo de brecha energética también es importante. Esta brecha energética se compone de la diferencia que se encuentra entre la banda de valencia, que es producida por un semiconductor, y la banda de conducción, que es producida por el otro.

Las heterouniones son estándar en cada láser fabricado desde que la ciencia de las heterouniones se convirtió en el estándar en toda la industria. La heterounión permite la producción de láseres que pueden funcionar a una temperatura ambiente normal. Esta ciencia fue introducida por primera vez en 1963 por Herbert Kroemer, aunque no se convirtió en la ciencia estándar en la industria de fabricación de láser hasta años más tarde, cuando la ciencia de los materiales se puso al día con la tecnología principal.

Hoy en día, las heterouniones son un elemento vital para cada láser, desde cortar láseres en máquinas CNC hasta láseres que leen películas en DVD y discos compactos de audio. Las heterouniones también se utilizan en dispositivos electrónicos de alta velocidad que funcionan a frecuencias muy altas. Un ejemplo es un transistor de alta movilidad de electrones, que opera gran parte de sus funciones a más de 500 GHz.

La fabricación de muchas de las heterouniones actuales se realiza a través de un proceso preciso denominado CVD, o deposición química de vapor. MBE, que significa epitaxia de haz molecular, es otro proceso utilizado para fabricar heterouniones. Ambos procesos son extremadamente precisos por naturaleza y muy caros de llevar a cabo, especialmente en comparación con el proceso en su mayoría anticuado de fabricación de dispositivos semiconductores de silicio, aunque la fabricación de silicio sigue siendo muy popular en otras aplicaciones.