Nanotecnologia

CONCEPTOS

Los Semiconductores son materiales que poseen propiedades intermedias de conducción. Para comprender mejor esta definición es necesario recordar la clasificación de los elementos según su capacidad de conducción; en la naturaleza encontramos materiales Conductores, Aislantes y Semiconductores. Estos materiales son la combinación ordenada o estructurada de una serie de elementos conocidos como átomos, estos se unen entre sí para formar las moléculas y la unión de estas forma a la vez los diferentes elementos de la naturaleza.

Los semiconductores más empleados para la fabricación de circuitos integrados son Silicio y Germanio, además requieren que les añada átomos adicionales de Boro, Indio, Fosforo y Antimonio. Estos átomos se unen entre si formando una red cristalina.

El Silicio es un material que posee 14 electrones de los cuales cuatro se localizan en la última capa o banda de valencia. Para pasar de una banda a otra los electrones necesitan emitir o absorber un fotón de luz o energía. Los niveles superiores requieren de menor energía y los niveles inferiores requieren de más trabajo para sacar o introducir un electrón. Por tal razón para la obtención de nuevos semiconductores es necesario manejar conceptos físicos generales en especial los de la física cuántica.

Los materiales Semiconductores se clasifican de acuerdo a su pureza, tenemos materiales Intrínsecos y materiales Extrínsecos. Los materiales intrínsecos, son los que no tienen impurezas o átomos diferentes. Los materiales extrínsecos poseen impurezas o átomos diferentes a su naturaleza. Para dar utilidad a un material semiconductor es necesario unir diversos materiales para generar una unión, un material semiconductor (Silicio o Germanio) dopado tipo N con exceso de electrones y un material dopado tipo P con exceso de huecos, los cuales cuando se encuentran aislados están en equilibrio iónico. Al ser polarizada de manera directa esta unión el dispositivo se convierte en conductor, al polarizarla en inversa se comporta como aislante puro.

Los semiconductores tienen un amplio campo de operación en la electrónica, ya que conforman dispositivos como diodos, transistores, FET, entre otros, que a su vez componen artefactos electrónicos de uso domestico, industrial y comercial.

EN QUÉ CONSISTE LA MECÁNICA CUÁNTICA?

Los sistemas atómicos y las partículas elementales no se pueden describir con las teorías que usamos para estudiar los cuerpos macroscópicos (como las rocas, los carros, las casas, etc). Esto de debe a un hecho fundamental respecto al comportamiento de las partículas y los átomos que consiste en la imposibilidad de medir todas sus propiedades simultáneamente de una manera exacta. Es decir en el mundo de los átomos siempre existe una INCERTIDUMBRE que no puede ser superada. La mecánica cuántica explica este comportamiento.

¿ENTONCES QUÉ DICE LA MECÁNICA CUÁNTICA?

El tamaño de un núcleo atómico es del orden de 10-13 centímetros. ¿Podemos imaginar esto? Muy difícilmente. Mucho más difícil aún sería imaginar cómo interactúan dos núcleos atómicos, o cómo interactúa el núcleo con los electrones en el átomo. Por eso lo que dice la mecánica cuántica muchas veces nos parece que no es 'lógico'. Veamos que propone la mecánica cuántica:

El intercambio de energía entre átomos y partículas solo puede ocurrir en paquetes de energía de cantidad discreta (Fuerzas e Interacciones)

Las ondas de luz , en algunas circunstancias se pueden comportar como si fueran partículas ( fotones ).

Las partículas elementales , en algunas circunstancias se pueden comportar como si fueran ondas.

Es imposible conocer la posición exacta y la velocidad exacta de una partícula al mismo tiempo. Este es el famoso

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