El canal de YouTube Dr. Semiconductor tiene apenas un puñado de videos, pero su autor ya se está haciendo un nombre. Matthew Hartensveld construyó una sala limpia de semiconductores en el patio de su casa y ahí fabricó sus propias celdas de memoria RAM. Como todavía necesitaba resolver cómo encapsularlas, es decir cortarlas y conectarlas, decidió aprovechar la oportunidad para fabricar de paso unos LED caseros. Todo forma parte de su proyecto abierto Semiconductor.DIY.

¿Cómo se fabrica un LED en una casa?

Hartensveld partió con nitruro de galio depositado sobre una oblea de zafiro, que quebró en fragmentos y limpió con una solución de agua desionizada, acetona e isopropanol. El objetivo principal era grabar la capa superior del material para definir los contactos del patrón.

La respuesta obvia sería el gas cloro, que es lo que se usa a nivel industrial, pero resulta más que un poco peligroso en un entorno doméstico. El científico aficionado recurrió entonces a un objeto que alegra a cualquier entusiasta: un láser. Compró uno potente por eBay y lo trasladó al baño de su casa para que su perro no quedara expuesto al haz.

El problema siguiente fue de documentación. Prácticamente no existía información en línea sobre cómo operar ese láser en particular, así que tras varios intentos consiguió grabar primero unos garabatos sobre la oblea y después patrones reales.

¿Funcionó a la primera?

La prueba fue rudimentaria y concluyente. Hartensveld aplastó un poco de indio sobre el fragmento y lo alimentó con una batería de 9 V. Salió luz azul.

El grabado, eso sí, dejó un depósito de galio metálico sobre el patrón, que tuvo que limpiar para dejar las zonas grabadas expuestas. Después usó una cámara de vacío con una bomba de dos etapas capaz de extraer el 99,999999% del aire, y ahí depositó una capa de níquel y plata para el contacto positivo, y luego otra de titanio y plata para el contacto N y el metal superior, usando plasma de argón como gas superior. Aun así lamentó después no haber dejado la cámara funcionando un rato más para reducir todavía más el gas residual.

¿Por qué el azul es el color difícil?

Que el LED resultante fuera azul no es un detalle menor. Ese fue durante décadas el color imposible de la optoelectrónica: los LED rojos y verdes existían desde los años sesenta, pero el azul resistió hasta que el ingeniero japonés Shuji Nakamura, junto a Isamu Akasaki y Hiroshi Amano, resolvió el crecimiento del nitruro de galio a comienzos de los noventa. Ese trabajo les valió el Nobel de Física en 2014, y es exactamente el material con el que Hartensveld está trabajando en su baño.

¿Cómo se corta y se conecta la oblea?

Con el LED azul funcionando pero todavía dentro de la oblea, llegó la parte del encapsulado, que era el problema original que Hartensveld quería resolver para sus celdas de RAM. Una sierra de mesa con hojas muy delgadas no dio resultado, así que volvió al láser, esta vez enfocado en un punto específico para fundir el sustrato de zafiro. Tras ajustar el procedimiento para hacerlo en varias pasadas, consiguió el corte completo.

Para las conexiones eléctricas evaluó varias opciones y terminó optando por protuberancias de indio, el mismo método y material que se usa en las cámaras digitales.

Como remate, y ya que tenía un LED azul en la mano, agregó una capa de granate de itrio y aluminio dopado con cerio, comprada por Alibaba, para sumar un filtro amarillo. El resultado es un LED blanco feo, pero funcional.

¿Qué tan replicable es esto?

La lista de materiales es sorprendentemente accesible en su mayoría: un láser de segunda mano, fósforo de granate comprado por catálogo, indio, una batería de 9 V. Lo que no es accesible ni recomendable es el resto del contexto. Un láser de esa potencia sin gabinete de contención, operado en un baño, es un riesgo ocular serio, y la manipulación de acetona e isopropanol en un espacio cerrado suma su propio problema de ventilación.

El valor del trabajo de Hartensveld no está en que cualquiera pueda repetirlo, sino en que documenta paso a paso una cadena de procesos que la industria trata como caja negra. El video completo es denso en información y vale la pena verlo entero para tener el panorama.