UNIVERSITAT DE VALENCIA

Una colaboración público-privada entre la empresa Intenanomat y el Instituto de Ciencias de los Materiales de la Universitat de València –ambas entidades en el Parc Científic de la institución académica– ha desarrollado una tecnología de fotodetección alternativa más simple, con menor coste, escalable y con prestaciones superiores a las de las tecnologías usadas actualmente. Publicado en la revista ‘RSC Advances’, el trabajo supondrá un salto cualitativo en el desarrollo de sensores químicos y biosensores, así como en comunicaciones ópticas.

La empresa Intenanomat S.L. y la Unidad de Materiales y Dispositivos Optoelectrónicos (UMDO) del Instituto de Ciencia de los Materiales de la Universitat de València (ICMUV) han desarrollado una tecnología para la fabricación de fotodetectores de infrarrojo cercano basados en sólidos o capas autoordenadas de puntos cuánticos de sulfuro de plomo (PbS). Se trata de una tecnología de fotodetección alternativa más simple, con menor coste, escalable y con prestaciones similares o superiores a las tecnologías usadas actualmente, además de ser compatible con el procesado de silicio.

Publicado en la revista RSC Advances, el trabajo abre la puerta al desarrollo de dispositivos comerciales de óptica integrada, más modernos y baratos, que supondrán un salto cualitativo en el desarrollo de sensores químicos y biosensores, así como en comunicaciones ópticas.

En general, un fotodetector consiste en una material fotosensible que absorbe luz y la convierte en una señal eléctrica. A día de hoy, los fotodetectores convencionales se fabrican con semiconductores monocristalinos tales como silicio, germanio o Ga As, sirviendo los dos últimos para detectar luz en el rango del infrarrojo próximo. Sin embargo, la fabricación de estos dispositivos implica altos costes de fabricación, altas temperaturas de procesado, incompatibilidad con sustratos de silicio y flexibles, limitación en el rango espectral de detección y refrigeración para operar eficientemente.

Por esta razón los puntos cuánticos coloidales son una óptima alternativa para ser integrados como material activo en fotodetectores. En primer lugar son materiales de bajo coste y procesables desde disolución lo que los convierte en fácilmente aplicables a diferentes sustratos, flexibles o rígidos. Además, sus propiedades ópticas, como la absorbancia y luminiscencia, pueden ser sintonizadas en un amplio rango espectral variando el tamaño de partícula durante la síntesis. Esto permite fotodetección en varias ventanas del espectro electromagnético (multiespectral) dependiendo de la aplicación y eliminando la necesidad de filtros.

En este trabajo, el equipo ha sido capaz de sintetizar y formular específicamente tintas basadas en puntos cuánticos de PbS estables y de alta calidad que pueden ser aplicadas en diferentes sustratos por métodos de deposición directa como la técnica Doctor Blading, la cual permite cubrir grandes áreas permitiendo el escalado de esta tecnología y reduciendo significativamente tiempo de procesado y material.

Una vez formada la capa, que debe ser lo más ordenada posible, ésta debe ser tratada químicamente para reducir la distancia entre los puntos cuánticos y acoplarlos electrónicamente. Como resultado de esto, el sólido de puntos cuánticos se hace más conductor permitiendo una conversión más eficiente de luz en fotocorriente.

El trabajo es resultado de una colaboración entre el grupo UMDO (www.uv.es/umdo) y la empresa Intenanomat (www.intenanomat.es), en el marco de los dos últimos proyectos nacionales de investigación del programa TEC y en el proyecto europeo Navolchi. Por parte de UMDO, participan en la investigación Alberto Maulu, Juan Navarro, Raúl García-Calzada y Juan Francisco Sánchez Royo, coordinados por Juan P. Martínez Pastor (Universitat de València). Por parte de Intenanomat, participan Pedro Javier Rodríguez Cantó y Rafael Abargues.