En nuestro mundo digital, los materiales semiconductores juegan un papel crucial. Desde la electrónica básica hasta los dispositivos más avanzados, los semiconductores son la columna vertebral de la tecnología moderna. Pero, ¿qué son exactamente los semiconductores y por qué son tan esenciales?

Un semiconductor es un material que tiene una conductividad eléctrica entre la de un conductor (como el cobre) y un aislante (como el vidrio). Este comportamiento único se debe a su estructura atómica y a la presencia de impurezas controladas, conocidas como dopantes, que modifican su capacidad para conducir electricidad. Los semiconductores más comunes son el silicio (Si), el germanio (Ge) y compuestos tales como el GaAs o el GaN. La versatilidad de los semiconductores ha revolucionado innumerables áreas de la tecnología. Sin ellos, no tendríamos computadoras, smartphones, paneles solares, ni una gran variedad de otros dispositivos electrónicos. Los semiconductores permiten la miniaturización y la eficiencia energética, lo que ha impulsado el desarrollo de tecnologías cada vez más avanzadas y accesibles.

1. Computadoras y Electrónica de Consumo: Los microchips de silicio son el cerebro de las computadoras y otros dispositivos electrónicos. Permiten la ejecución de tareas complejas a velocidades impresionantes, todo en un espacio muy reducido.

2. Energía Solar: Los paneles solares utilizan semiconductores para convertir la luz solar en electricidad, proporcionando una fuente de energía limpia y renovable.

3. Telecomunicaciones: Los semiconductores son fundamentales en la fabricación de dispositivos de comunicación como los teléfonos móviles y las redes de Internet de alta velocidad.

A medida que la tecnología avanza, los semiconductores también se están adaptando a escalas cada vez más pequeñas. Las nanoestructuras, que son estructuras con dimensiones en el rango de los nanómetros (una milmillonésima parte de un metro), están revolucionando la industria de los semiconductores. Un ejemplo notable de la aplicación de nanoestructuras semiconductoras es en los LEDs (diodos emisores de luz) y láseres. Los LEDs han transformado la iluminación y las pantallas, ofreciendo una mayor eficiencia y durabilidad comparados con las fuentes de luz tradicionales. Las nanoestructuras permiten la creación de LEDs que emiten luz más brillante y eficiente. En los láseres, las nanoestructuras mejoran la precisión y el control sobre la emisión de luz. Esto es crucial para aplicaciones en medicina, comunicaciones y manufactura, donde los láseres de alta precisión son esenciales.

La inteligencia artificial (IA) utiliza circuitos integrados especiales conocidos como unidades de procesamiento tensorial para acelerar tareas de aprendizaje automático, los cuales son fabricados con semiconductores y con nanoestructuras semiconductoras. En esta área los circuitos integrados cuya base son los semiconductores son importantes para el correcto el funcionamiento eléctrico de los automóviles. El impacto de los semiconductores en la industria automotriz es tan grande que tan solo en México, por ejemplo, durante junio de 2021 se dejaron de ensamblar 33,950 autos ante la falta de semiconductores. Para julio del mismo año, el número de autos sin ensamblar aumentó a 81,671, según cifras de la Industria Nacional de Autopartes (INA). Además, es el séptimo fabricante de vehículos de pasajeros del mundo y produce 3,5 millones de vehículos al año [1].

La integración de semiconductores con nanoestructuras ha llevado al desarrollo de dispositivos optoelectrónicos avanzados, que combinan las propiedades eléctricas y ópticas. Estos dispositivos son vitales para tecnologías como las comunicaciones ópticas y las pantallas de alta resolución. Los materiales semiconductores son fundamentales para el progreso tecnológico. Desde los dispositivos cotidianos hasta las aplicaciones más avanzadas, su impacto es profundo y generalizado. Con el avance de las nanoestructuras, el futuro de los semiconductores promete ser aún más emocionante, abriendo nuevas posibilidades para innovaciones tecnológicas que transformarán nuestra forma de vivir y trabajar.

[1] Mexico - Country Commercial Guide. Automotive Industry. International Trade Administration. U.S. Department of Commerce. Septiembre, 2021 https://bit.ly/3Qw8AEb