El silicio se hace superconductor

El silicio, el arquetipo de semiconductor, ha demostrado (tras un largo proceso) que puede actuar como un superconductor. Sustituyendo el 9% de los átomos de silicio con átomos de boro, físicos de Francia descubrieron que la resistencia del material cae en picado cuando se le enfría por debajo de 0,35 kelvin

”
Philipp Achatz, estudiante de doctorado en Grenoble, ajusta la muestra de silicio altamente desnaturalizado, que más tarde será introducida en una disolución de helio criogenizado para su enfriamiento.

El boro viene siendo añadido comúnmente al silicio para convertirlo en un semiconductor útil, pero raramente se hace en un porcentaje superior al 0,002% del total de átomos. Al tener un electrón menos que el silicio preparado para enlazarse con su átomo vecino, el boro incorporado al silicio deja una especie de “agujero” de carga positiva en cada lugar donde el electrón “ausente” del boro se empareja con uno del silicio. A temperatura ambiente, estos agujeros se pueden mover por los alrededores, convirtiendo al silicio desnaturalizado con boro en un semiconductor “tipo P”, pero a temperaturas bajas, los agujeros permanecen vinculados en orbitales que se ubican alrededor de los núcleos de boro.

Se sabe desde hace tiempo que con concentraciones de boro en un porcentaje del 0.01% estos orbitales de baja temperatura se solapan, haciendo posible la conductividad típica del metal. Sin embargo, hasta ahora todos los intentos por hacer del silicio un superconductor habían fracasado. Busterret Etienne del Centro Nacional de Investigación Científica en Grenoble y sus colegas, lo han intentado ahora desnaturalizando el silicio a concentraciones aún mayores de boro, con la esperanza de observar el efecto. Al ser el silicio un elemento que normalmente rechaza las impurezas en su estructura, tuvieron que emplear un vigoroso método llamado “desnaturalización láser por inmersión en gas” que consiste en fundir y enfriar repetidamente una delgada película de silicio mediante un pulso de láser. Durante cada etapa de fundido, se tamizan átomos gaseosos de boro hacia la película, los cuales permanecerán cuando esta se solidifique. Finalmente con este método se consigue remplazar el 9% de los átomos de silicio.

Los investigadores descubrieron que por debajo de una temperatura de 0,35 Kelvin, este silicio altamente desnaturalizado se hacía superconductor. Etienne comenta que probablemente sean capaces de incrementar un poquito más la temperatura de transición, aunque es bastante improbable que el material tenga alguna aplicación en dispositivos de consumo.

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Fuente información: Physicsweb

Traducido por Miguel Artime

1 Comentario

  1. 1 cien cien 3 Dic 2006 0 (0 Votos)

    (…) el boro incorporado al silicio deja una especie de “agujero” de carga positiva(…)

    Yo diría más bien que deja un agujero de carga negativa (falta de carga negativa), que es equivalente a una carga positiva.

    Saludos.

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