Desarrollan una tecnología que mejora la sensibilidad de los sensores infrarrojos lejanos

La empresa Panasonic Corporation ha desarrollado una tecnología que permite ofrecer nuevas soluciones termográficas con resoluciones de temperatura más altas y soluciones innovadoras de gestión térmica en dispositivos microelectrónicos. Esta tecnología mejora el rendimiento de los dispositivos fabricados en obleas de silicio (Si), aprovechando la característica única de una estructura de cristal fonónico, que puede romper la limitación clásica de la propiedad de aislamiento térmico de los sólidos.

Esta tecnología surge porque los dispositivos electrónicos tienden a empaquetarse más pequeños y con mayor densidad. Esto provoca que se aumenten los puntos calientes y el flujo de calor inesperado en estos dispositivos, perturbando fácilmente el rendimiento del dispositivo.

Estudios recientes han revelado que la limitación clásica del rendimiento de aislamiento térmico de los sólidos puede romperse en una estructura artificial con un continuo elástico periódico a escala nanométrica. Estas estructuras periódicas artificiales se denominan cristales fonónicos, que permiten manipular la propagación de fonones que dominan las propiedades térmicas de los semiconductores.

Fabricación de los cristales fonónicos

Sin embargo, se necesitan patrones de nanoestructura extremadamente finos del orden de menos de 50 nm para maximizar el rendimiento de aislamiento térmico de los cristales fonónicos. Las herramientas de microfabricación estándar utilizadas en las fundiciones de semiconductores convencionales generaba un problema al obstaculizar el aprovechamiento práctico de estos cristales.

Para solucionar este problema, Panasonic desarrolló una tecnología para fabricar estructuras de cristal fonónico en las que el diámetro y el período de los poros se controlan con precisión en el orden de varias decenas de nanómetros y que se pueden aplicar a la producción en masa de obleas de silicio.

Posteriormente, la compañía introdujo esta tecnología en un sensor de infrarrojo lejano de tipo térmico. Los resultados mostraron que la pérdida de calor de la sección receptora del infrarrojo se redujo aproximadamente a 1/10 del sensor inicial sin la estructura de cristal fonónico. En cambio, la sensibilidad de detección de infrarrojos se mejoró casi en un factor de 10 en los sensores con cristales fonónicos.