Un Grupo de Investigación de la UVa aplica técnicas de simulación a nivel atómico en el campo de la nanoelectrónica
UVA/DICYT En los últimos años, el constante y vertiginoso avance en la tecnología electrónica ha llevado a la comunidad científica a centrarse en los aspectos más básicos de los materiales y de los procesos implicados en la misma, para no quedarse atrás en la carrera de la innovación. El principal componente de los dispositivos electrónicos, el transistor –que funciona a partir de materiales semiconductores, como el silicio, y se encarga de amplificar o rectificar las señales eléctricas-, se ha reducido a proporciones nanométricas, dando lugar a la nanoelectrónica.
En la Universidad de Valladolid (UVa), el Grupo de Investigación de Modelado Multiescala de Materiales, adscrito al Departamento de Electricidad y Electrónica de la Escuela de Ingenieros de Telecomunicación, aplica técnicas de simulación a nivel atómico al estudio de propiedades de materiales, fundamentalmente semiconductores, que tienen que ver con la tecnología de dispositivos.
De este modo, el grupo realiza estudios teóricos y computacionales para ahondar en la comprensión fundamental de las propiedades de estos materiales y para proporcionar pistas que ayuden a la optimización de procesos y el desarrollo de nuevas estructuras con propiedades mejoradas para aplicaciones tecnológicas en campos como los sensores, los detectores de radiación o las células fotovoltaicas.
“Estamos inmersos en la nanoelectrónica y esto “obliga" a utilizar técnicas mucho más fundamentales. Al reducir el tamaño, los aspectos electrónicos más básicos empiezan a ser importantes. Ahora los tamaños característicos del transistor son de unos pocos nanómetros y es necesario el nivel de descripción que ofrecen técnicas atomísticas como las que manejamos, aunque aún sigan siendo necesarias otras que describan el sistema a mayor escala. Es lo que denominamos modelado multiescala, que es una de nuestras mayores fortalezas", apunta la coordinadora del Grupo, la catedrática de la UVa Lourdes Pelaz.
Así, los investigadores de la UVa utilizan diferentes técnicas a distinta escala: unas permiten realizar simulaciones a escala atómica muy detallada –como Ab Initio, o la Dinámica Molecular-, capaces incluso de describir el papel de los electrones, y otras, como Monte Carlo cinético, permiten acercarse a la escala macroscópica y por tanto conectar con dispositivos y experimentos “reales". “Somos capaces de entender lo que sucede a escala macroscópica a la vez comprender lo que está pasando desde un punto de vista físico, de modo que podemos abordar una misma problemática con diferente nivel de detalle", agrega.
Origen, líneas de investigación y colaboraciones
El origen del Grupo se encuentra en las distintas tesis doctorales y estancias de investigación posdoctoral en el extranjero de los actuales docentes e investigadores de la UVa que lo componen, Luis Marqués, María Aboy, Pedro López, Iván Santos y la propia Lourdes Pelaz, junto con el doctorando Manuel Ruiz. Estas estancias les permitieron entrar en contacto con las técnicas más avanzadas en la simulación de procesos -principalmente en silicio- a diferentes niveles, que se aplicaban en algunos de los laboratorios más prestigiosos de Estados Unidos y Europa.
En la actualidad, el Grupo tiene abiertas varias líneas de investigación. Una de ellas está centrada en el desarrollo nuevas técnicas y modelos computacionales y la mejora de los mismos, tanto técnicas de simulación propias como las proporcionadas por software de acceso abierto, con el fin último de adecuarlas a los distintos problemas de investigación que desean abordar.
Por otro lado, realizan múltiples investigaciones en el área de irradiación de materiales, la evolución de los defectos en los semiconductores y los procesos tecnológicos involucrados en el procesado mediante implantación iónica y recocido térmico. También trabajan en el modelado atomístico de dopantes y caracterización de defectos, apoyando la comprensión e interpretación de experimentos a través también de estas técnicas de simulación computacional.
Para la realización de estos estudios, el Grupo mantiene colaboraciones estables con diversos centros de investigación internacionales como el Tyndall National Institute (Cork, Irlanda), el LAAS (Laboratory for Analysis and Architecture of Systems) del Centro Nacional para la Investigación Científica de Francia (Toulouse) y el IMM (Institute for Microelectronics and Microsystems) del Consejo Nacional de Investigación de Italia (Catania).
En estos momentos, el Grupo cuenta con dos proyectos vigentes en estas líneas de investigación, un proyecto del Plan Nacional de I+D+i del Ministerio de Economía y Competitividad (MINECO) y otro financiado por la Junta de Castilla y León.
Asimismo, el Grupo de Modelado Multiescala de Materiales ha obtenido la calificación de Unidad de Investigación Consolidada por parte de la Junta de Castilla y León, un distintivo que reconoce a los grupos de investigación de la comunidad que cuentan con un mayor nivel de calidad y de producción científica.