El equipo conjunto del Centro de Investigación de Jülich y el Instituto Leibniz publicó resultados importantes en Advanced Materials, logrando con éxito la preparación de un material semiconductor de aleación cuaternaria de carbono-silicio-germanio-estaño (CSiGeSn). Este avance logra por primera vez la aleación estable de los cuatro elementos del grupo IV de la tabla periódica, trayendo progresos revolucionarios para la integración optoelectrónica basada en silicio y la tecnología cuántica.

El equipo de investigación utilizó un sistema de deposición química de vapor (CVD) a nivel industrial, superando las enormes diferencias de tamaño (radio de carbono 0,77 Å y estaño 1,4 Å) y barreras de energía de enlace entre átomos de carbono y estaño mediante un control preciso de los parámetros de proceso. El responsable del proyecto, el doctor Dan Buca, señaló: "Este material combina perfectamente la capacidad de ajuste de banda prohibida con la compatibilidad de procesos CMOS, y su rendimiento supera con creces al silicio puro." Los experimentos confirman que esta aleación puede lograr un control continuo de la banda prohibida desde el infrarrojo cercano hasta el medio infrarrojo, y se ha preparado con éxito un diodo emisor de luz de pozo cuántico que opera a temperatura ambiente.

Los tres valores innovadores principales de esta tecnología radican en:

• Compatibilidad de procesos: Utiliza completamente el equipo existente en las líneas de producción de semiconductores, sin necesidad de modificaciones especiales
• Extensibilidad funcional: Logra por primera vez el control sinérgico de la conversión fotoeléctrica y termoeléctrica en una plataforma basada en silicio
• Ventajas de integración: Puede construir directamente estructuras cuánticas durante el proceso de fabricación de chips, rompiendo las limitaciones de la integración heterogénea tradicional

El equipo de investigación ya ha iniciado colaboraciones con socios industriales, enfocándose en el desarrollo de aplicaciones como láseres basados en silicio para interconexiones ópticas en centros de datos y sistemas de autoabastecimiento para dispositivos wearables. Según estimaciones, este nuevo material puede reducir los costos de fabricación de componentes fotónicos en más del 60%, manteniendo la compatibilidad de procesos con componentes electrónicos existentes.