La tecnología de imagen de próxima generación está en plena expansión, abarcando desde los teléfonos inteligentes hasta dispositivos inteligentes, robótica, realidad extendida (XR), atención médica y sistemas de vigilancia. En el centro de estos avances tecnológicos se encuentran los sensores de imagen ultra-compactos y altamente eficientes, que convierten las señales de luz en señales eléctricas. Estos sensores permiten capturar y procesar información visual de objetos y entornos, facilitando la reconstrucción precisa de su forma, tamaño y posición espacial.
En la actualidad, la mayoría de los sensores de imagen comerciales se basan en semiconductores de silicio. Sin embargo, la investigación sobre sensores de imagen de próxima generación que utilicen nanomateriales semiconductores bidimensionales (2D), como posibles alternativas al silicio, está en marcha. Estos nanomateriales, compuestos por capas atómicamente delgadas, ofrecen propiedades ópticas excepcionales y un potencial de miniaturización, lo que los hace altamente adecuados para sensores de imagen de alto rendimiento.
Maximizar el rendimiento de estos sensores requiere electrodos de baja resistencia capaces de procesar de manera eficiente las señales ópticas. No obstante, los sensores basados en semiconductores 2D convencionales enfrentan desafíos para lograr electrodos de baja resistencia, lo que resulta en una eficiencia de procesamiento de señales ópticas deficiente, un obstáculo significativo para su comercialización.
Innovación en electrodos para sensores de imagen
Un equipo de investigación liderado por Do Kyung Hwang y el Dr. Min-Chul Park, del Instituto de Semiconductores Post-Silicio del KIST, ha desarrollado un innovador material de electrodo denominado Conductive-Bridge Interlayer Contact (CBIC). Este avance permite la creación de un sensor de imagen basado en semiconductores 2D con una alta eficiencia en la señal óptica. El artículo sobre esta investigación ha sido publicado en la revista Nature Electronics.
Al incorporar nanopartículas de oro en el electrodo, el equipo logró reducir significativamente la resistencia del mismo, mejorando así el rendimiento del sensor de imagen basado en semiconductores 2D. Además, se abordó eficazmente el problema del pinning del nivel de Fermi, un desafío común en los materiales de electrodos convencionales, lo que contribuyó a una mayor eficiencia en la señal óptica del sensor.
Particularmente, esta tecnología ha sido aplicada para implementar con éxito la tecnología de imagen 3D basada en imagen integral y pantallas sin gafas, inspirada en la estructura del ojo compuesto de la libélula. Gracias a esta tecnología, se ha logrado la adquisición y reproducción de imágenes 3D en color RGB completo, permitiendo la grabación y reconstrucción de formas de objetos en tres dimensiones.
En el futuro, se espera que estos sensores de imagen de alto rendimiento se utilicen ampliamente en diversas industrias avanzadas, incluyendo dispositivos XR, inteligencia artificial (IA) y sistemas de conducción autónoma. Según el Dr. Do Kyung Hwang, «superar las limitaciones técnicas causadas por problemas de electrodos en los dispositivos semiconductores 2D existentes se espera que acelere significativamente la industrialización de las tecnologías de sistemas de imagen de próxima generación, que ofrecen ventajas en absorción de luz y miniaturización».
El Dr. Min-Chul Park añadió que «los dispositivos optoelectrónicos basados en semiconductores 2D que superen el desafío del pinning del nivel de Fermi tendrán un impacto significativo en las industrias que demandan sensores visuales ultracompactos, de ultra alta resolución y de alto rendimiento en el futuro».
Más información:
Jisu Jang et al, Conductive-bridge interlayer contacts for two-dimensional optoelectronic devices, Nature Electronics (2025). DOI: 10.1038/s41928-025-01339-9
