Tecnologías cuánticas

Europa crea una red internacional de semiconductores cuánticos para la industria

Quantimony, coordinada por científicos españoles, desarrollará materiales y dispositivos semiconductores cuánticos basados en antimonio

Antimonita, mena principal del antimonio.

Antimonita, mena principal del antimonio. / Carnegie Museum of Natural History

CSIC/T21

Europa ha puesto en marcha una red internacional de investigación en semiconductores cuánticos que, coordinada por científicos españoles, agrupa a siete universidades europeas, dos corporaciones industriales líderes en el sector y una pyme. Formará a 14 doctorandos de varios países hasta 2024.

La Comisión Europea lanzó en diciembre el proyecto Quantimony, financiado con 3,7 millones de euros aportados por el programa Marie Skłodowska-Curie, con la finalidad de fomentar la investigación industrial y académica en el campo de los materiales semiconductores a base de antimonio.

Con una duración de 48 meses, Quantimony está coordinado por investigadores del Consejo Superior de Investigaciones Científicas de España y agrupa, además del CSIC, a siete universidades europeas, dos corporaciones industriales líderes en el sector y una pyme.

La red también dispone del apoyo de trece organizaciones asociadas: siete empresas, tres laboratorios de gran escala y tres universidades. En su conjunto, el consorcio abarca once países: ocho europeos, EEUU, Taiwán y Brasil. En ella, realizarán su tesis doctoral catorce investigadores en formación de doce nacionalidades mediante un programa que concluye en 2024.

Antimonio como base

El programa cubre todos los aspectos de la formación en tecnologías cuánticas semiconductoras basadas en antimonio.

Los semiconductores que contienen antimonio presentan propiedades electrónicas y magnéticas récord en el laboratorio y cubren un espectro muy amplio de aplicaciones.

“Quantimony desarrollará nuevos materiales y dispositivos con propiedades electrónicas, optoelectrónicas, magnéticas y fotovoltaicas mejoradas gracias al uso de compuestos semiconductores basados en antimonio”, explica Benito Alén, investigador del Instituto de Micro y NanoTecnología del CSIC (IMN-CNM) y coordinador de Quantimony.

Altas prestaciones

El antimonio es un elemento químico del grupo V de la tabla periódica y permite crear materiales semiconductores de altas prestaciones, los antimoniuros, cuya movilidad electrónica es mucho mayor que la del silicio (grupo IV).

“Estos materiales pueden detectar y emitir luz en rangos espectrales muy amplios, que cubren prácticamente todo el espectro de luz visible e infrarroja”, indica Alén.

“Siendo el antimonio un elemento con un número atómico muy elevado, su incorporación a la red cristalina presenta varios retos de fabricación y, por ello, los antimoniuros no han sido producidos a gran escala hasta ahora. A cambio, las propiedades electrónicas y magnéticas que aporta este átomo pesado abren el camino a nuevas aplicaciones y tecnologías cuánticas semiconductoras”, añade el investigador.

Aplicaciones electrónicas

Estas propiedades serán explotadas en productos electrónicos de gran consumo en forma de componentes activos más eficientes, tales como memorias de estado sólido, láseres y detectores.

Igualmente, se explotarán en el sector medioambiental como componentes de paneles fotovoltaicos de tercera generación y de equipos de monitorización de gases de efecto invernadero.

Finalmente, se iniciará el desarrollo de nuevas tecnologías cuánticas como emisores de un solo fotón e interfaces espín fotón para las futuras telecomunicaciones cuánticas.

Desarrollo de materiales

“Los semiconductores basados en antimonio desempeñarán un papel preponderante en el futuro de la industria. Sus propiedades singulares no están siendo explotadas debidamente, a pesar de que sus usos potenciales son fascinantes. El trabajo de investigación de estos estudiantes de doctorado contribuirá de forma decisiva a acelerar el desarrollo de estos materiales para que puedan ser incorporados lo antes posible a productos electrónicos de consumo y así aumentar la innovación y el liderazgo de la industria semiconductora europea”, sostiene Alén.

El proyecto cubre todos los aspectos científicos y de ingeniería necesarios para el desarrollo de nuevos semiconductores; desde la simulación de las propiedades electrónicas, magnéticas y ópticas, su fabricación y caracterización, hasta la explotación industrial.