El arseniuro de boro cúbico podría cambiar la forma en la que se fabrican tus dispositivos digitales y jubilar por completo al silicio

Un grupo de investigadores del Instituto Tecnológico de Massachusetts, conjuntamente con científicos de la Universidad de Houston y otras organizaciones, han realizado experimentos en los que demuestran que el arseniuro de boro cúbico es uno de los mejores semiconductores que se ha descubierto, por lo que se le utilizará de forma masiva a futuro en la industria tecnológica.

Hasta el momento, el material que con frecuencia se utiliza como semiconductor es el silicio, sin embargo, los investigadores concluyen que está lejos de ser el más ideal, ya que es menos tolerante con los agujeros y tiene problemas con las temperaturas altas, lo que lleva a que exista sobrecalentamiento en los componentes de los ordenadores y exige que se utilicen costosos equipos de enfriamiento.

El arseniuro de boro cúbico se muestra como el semiconductor más eficaz

La primera razón que enumeran los autores de la investigación es que el arseniuro de boro cúbico tiene una gran conductividad térmica, que ayuda a transmitir el calor con menos inconvenientes y admite una mejor movilidad a nivel de electrones y en los agujeros de la placa. Hasta el momento la prueba solo se ha realizado en pequeña escala, pero esperan ampliar el alcance en los próximos meses.

Jungwoo Shin, uno de los investigadores, apunta que el sobrecalentamiento es uno de los elementos que más preocupa en los equipos electrónicos, y refiere que el carburo de silicio poco a poco toma un puesto clave a la hora de fabricar semiconductores, ya que su conductividad térmica es tres veces superior al silicio. Asegura que el arseniuro de boro cúbico es hasta diez veces superior y con una mejor movilidad, lo que permitirá cambiar las condiciones de la industria.

Por el momento, en términos físicos el material que posee mayor conductividad térmica es el diamante, con capacidad para mover 2.200 vatios por metro Kelvin. El silicio tiene una energía de 150W/mK. No obstante, si se utiliza el cristal de arseniuro de boro se puede multiplicar hasta por siete la potencia, al ser capaz de llegar a 1.000 W/mK.

China es el mayor productor de selenio del mundo con 6 millones de toneladas métricas producidas en 2021, muy por delante del segundo puesto que es Rusia con poco más de 500,000 toneladas métricas producidas.

A diferencia del silicio, el arseniuro de boro no es un elemento natural, por lo que su producción hay que realizarla en un laboratorio, que es el lugar donde se le hace crecer. Es un proceso muy complejo y exigente, puesto que para cumplir con su función la estructura interna tiene que estar bien definida y no puede tener ningún defecto, porque esto lo llevaría a fallar con regularidad.

Un hallazgo que puede jubilar al silicio

Hasta la fecha el silicio es el material con el que se fabrican gran parte de los procesadores y chips que utilizan los equipos electrónicos. Se le prefiere por al menos tres características: es abundante, barato y no se requieren avanzadas técnicas para hacerlo funcionar, por lo que varios elementos de un mismo dispositivo se pueden diseñar con él.

Pero, la realidad es que las propiedades que tiene el silicio como conductor distan bastante de lo que se considera ideal. A medida que se disminuye el tamaño de los componentes, aumenta el sobrecalentamiento de los circuitos integrados, lo que genera altas temperaturas. Por otro lado, no es un buen semiconductor, particularmente en los agujeros, que es el lugar donde se produce la carga de un átomo.

Tras analizar esas realidades, se han acentuado las investigaciones, las cuales han permitido tomar muy en serio el funcionamiento del arseniuro de boro cúbico, el cual tiene mejores propiedades semiconductoras y puede ser un reemplazo del silicio en los circuitos electrónicos. La parte térmica es una de las más determinantes, al ser diez veces mayor que la del silicio.

Ciertamente las diferencias son grandes y queda en un nivel inferior el silicio, sin embargo, el tema de los costos y la producción hacen que este se mantenga en la primera línea, sin saberse todavía por cuánto tiempo será, porque cada día parece más lejano un cambio en los elementos básicos para semiconductores.

Otros materiales semiconductores de gran calidad en el mundo electrónico

Cada vez que se habla de un material semiconductor se hace referencia a aquellos que permiten el paso de corriente eléctrica y otras veces actúa como aislante. También se incluye a los chips que se localizan en una placa electrónica y que para su fabricación se emplean distintos componentes, entre ellos, dos de los que se han descrito en este post, el silicio y el arseniuro de boro cúbico.

Pero hay otros materiales semiconductores que son de gran calidad para utilizarlos en productos electrónicos y a continúa se describen cinco de ellos:

• Arseniuro de galio: se utiliza para la fabricación de circuitos integrados necesarios en las telecomunicaciones y células fotoeléctricas, al igual que en la radiación infrarroja y rayos x.
• Coltán: este material es clave para la construcción de baterías de móviles, microprocesadores, componentes electrónicos y aleaciones de acero. La mayoría de las reservas se encuentran en la República Democrática del Congo.
• Selenio: entre sus propiedades destaca la capacidad de convertir corriente alterna en continua, además de ser fotovoltaico, por lo que es útil en la fabricación de fotocélulas.
• Grafeno: ya se fabricó la primera batería con este componente a base de carbono y que a la vista tiene muchas similitudes con un panal. Además, es posible fabricar piezas para sistemas de comunicación y redes eléctricas modernas.
• Telurio: este elemento tiene propiedades metálicas y no metálicas. Entre sus características está que no reduce la conexión eléctrica y mejora la resistencia.