OPTOELECTRÓNICA

Los ingenieros del Grupo de Materiales Computacional de la Universidad de California-Santa Barbara (UCSB), han descubierto los límites fundamentales de la transparencia óptica de la clase de materiales conocidos como óxidos conductores transparentes. Su descubrimiento apoyará el desarrollo de mejoras en la eficiencia energética de una amplia gama de dispositivos que dependen de la tecnología optoelectrónica, tales como los diodos emisores de luz y células solares.
Los óxidos conductores transparentes son usados como contactos transparentes en una amplia gama de dispositivos optoelectrónicos, tales como las células fotovoltaicas, diodos emisores de luz (LEDs), y las pantallas LCD táctiles. Estos materiales son los únicos que pueden conducir la electricidad mientras que son transparentes a la luz visible. Para que los dispositivos optoelectrónicos puedan emitir o absorber luz, es importante que los contactos eléctricos en las partes del dispositivo sean ópticamente transparentes. Los metales y materiales opacos más transparentes carecen del equilibrio entre estas dos características para ser funcional en su utilización en citada tecnología.
En un artículo publicado recientemente en Applied Physics Letters, los ingenieros de la UCSB explican con más detenimiento los sistemas de vanguardia que utilizaron para investigar los métodos de cálculo del dióxido de estaño (SnO2), un óxido conductor ampliamente utilizado en la industria.



Los óxidos conductores ofrecen un balance ideal entre la transparencia y la conductividad debido a que su distancia de banda ancha previene la absorción de la luz visible por la excitación de electrones a través de su separación. Al mismo tiempo, los átomos dopantes proporcionan electrones adicionales en la banda de conducción que permiten la conductividad eléctrica. Sin embargo, estos electrones libres también pueden absorber la luz al ser excitados hacia estados de banda conductiva mayor.
Los ingenieros encontraron que el dióxido de estaño sólo absorbe débilmente la luz visible, por lo tanto deja pasar más luz a través de el, por lo que todavía es un contacto transparente útil. En la investigación, la transparencia del SnO2 se redujo al pasar a las regiones de longitud de onda. La absorción fue de 5 veces más fuerte para la luz ultravioleta y 20 veces más fuerte que la luz infrarroja usada en las telecomunicaciones.
Cada poco de luz absorbida, reduciría la eficiencia de una célula solar o LED. Por lo tanto, la comprensión de la forma con la que se produce la absorción, es esencial para mejorar la ingeniería de materiales en su implementación para elementos y dispositivos más eficientes.
La investigación ha sido apoyada en el marco de la UCSB en el “Center for Energy Efficient Materials”, por el Departamento de Energía de EE.UU., la Fundación Nacional de Ciencias y la Fundación Educacional Americana Belga.