En los últimos 40 años, la
microelectrónica ha avanzado increíblemente gracias a las tecnologías del
silicio y del denominado CMOS (semiconductor de óxido de metal complementario),
dando lugar al desarrollo de la informática, los teléfonos inteligentes, las
cámaras digitales compactas y de bajo coste, así como la mayoría de los aparatos
electrónicos de los q dependemos hoy en día
Sin embargo, la diversificación de esta
plataforma en aplicaciones q pueden ir más allá del mundo de los microcircuitos
y las cámaras de luz visible se ha visto imposibilitada principalmente x la
dificultad de combinar semiconductores diferentes al silicio con la tecnología
CMOS
Pero ahora este obstáculo ha logrado
ser superado. Investigadores del ICFO han demostrado x primera vez q se puede
integrar de forma monolítica un circuito CMOS con el grafeno. El resultado es un
sensor de imagen de alta resolución compuesto x cientos de miles de foto detectores
basados en grafeno y puntos cuánticos (quantum dots)
La cámara digital creada con el sensor
se ha desarrollado de tal manera q es simultáneamente muy sensible a la luz
ultravioleta, visible e infrarroja, un logro nunca conseguido hasta ahora con
los sensores de imagen existentes. Esta demostración de integración monolítica
de grafeno con tecnología CMOS permite su utilización para una amplia gama de
aplicaciones optoelectrónicas, tales como comunicaciones de datos ópticos de
baja potencia así como sistemas de detección compactos y ultra sensibles
El estudio ha sido publicado en la
revista científica Nature Photonics, y ha sido seleccionado como imagen de
portada. El trabajo fue llevado a cabo x investigadores del ICFO dirigidos x
los profesores ICREA Frank Koppens y Gerasimos Konstantatos, en colaboración
con la empresa Graphenea
Los científicos fabricaron el sensor
de imagen colocando puntos cuánticos coloidales de sulfuro de plomo (PbS) sobre
grafeno de tipo CVD y, posteriormente, depositando este sistema híbrido encima
de una oblea CMOS con las unidades o píxeles del sensor de imagen y el circuito
de lectura integrado
Producir este sensor de imagen, basado
en grafeno-puntos cuánticos y tecnología CMOS, no supuso llevar a cabo ningún
procesado complejo de materiales ni implementar procesos de crecimiento
laboriosos. Resultó fácil y barato fabricarlo a temperatura ambiente y bajo
condiciones ambientales, lo q significa una disminución considerable de los
costes de producción. Aún más, debido a sus propiedades, se puede integrar
fácilmente en sustratos flexibles, así como en circuitos integrados de tipo CMOS
A su vez, un experto en grafeno y
puntos cuánticos, señala q han diseñado los puntos cuánticos para extender al
espectro infrarrojo cercano (1100-1900nm), a tal punto q pudieron detectar el
resplandor nocturno de la atmósfera en un cielo oscuro y claro, lo cual permite
visión nocturna pasiva
Este trabajo demuestra q esta clase de
fototransistores puede ser el camino a seguir para sensores infrarrojos de bajo
coste, pero de alta sensibilidad, q pueden operar a temperatura ambiente, y x
tanto puede ser de enorme interés para un mercado de tecnologías en el
infrarrojo q actualmente está sediento de tecnologías baratas
El desarrollo de este sensor de imagen
monolítico basado en tecnología CMOS representa un hito para los sistemas de
imágenes de banda ancha y hiperespectrales de bajo coste y alta resolución. Asegura
q, en general, la tecnología grafeno+CMOS permitirá el desarrollo de una gran
cantidad de aplicaciones, desde la seguridad y vigilancia, la visión nocturna
pasiva así como las cámaras de vigilancia nocturna, la inspección de alimentos
y productos farmacéuticos o incluso la vigilancia ambiental
