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Fotodetector baseado em ponto quântico

Foi desenvolvido um fotodetector de alta eficiência baseado em pontos quânticos.

Fonte: TechXplore (Traduzido para o Português)

Pesquisadores da Universidade ShangaiTech, Universidade de Toronto e Academia Chinesa de Ciências, desenvolveram recentemente novos fotodetectores de conversão ascendente processados por solução. Estes dispositivos, apresentados em um paper publicado na Nature Electronics, foram fabricados usando pontos quânticos (PQs), que são pequenas partículas semicondutoras que seguem as leis da mecânica quântica e possuem várias propriedades únicas.

Fotodetector é um tipo de sensor que detecta e responde com a presença de luz. Pontos quânticos também podem ser nanoestruturas para controlar partículas. Já foi explicado na primeira parte da computação quântica.

“Fotodetectores de conversão ascendente são ferramentas promissoras para detecção e geração de imagens em infravermelho, pois não exigem sistemas complicados de circuitos integrados”, disse Zhijun Ning, um dos pesquisadores que realizou o estudo. “No entanto, a maioria dos dispositivos de conversão ascendente até agora têm baixa eficiência de conversão, são fabricados por deposição a vácuo em estruturas rígidas com alto custo. Nosso objetivo era projetar e fabricar um fotodetector de conversão ascendente por uma solução simples de processo, que seja compatível com estruturas flexíveis de dispositivos.”

O que é conversão ascendente? É um fenômeno quando dois ou mais fótons de frequência mais baixas são absorvidos por algo e este emite um fóton de maior frequência, portanto maior energia.

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Fazendo uma analogia da conversão ascendente. Fonte: Guedel.dcd.

O novo dispositivo desenvolvido por Ning e seus colegas tem dois componentes chave: um fotodetector infravermelho e um LED. O fotodetector absorve luz infravermelha e gera uma fotocorrente, que pode ser usada para acender o LED. Através deste processo, os pesquisadores foram capazes de converter a luz infravermelha em sinais de luz visível.

“Uma única característica do nosso dispositivo é que nós introduzimos nanopartículas de prata nas camadas de transporte do elétron, que permite o tunelamento sobre iluminação, gerando alto ganho com alta eficiência”, explicou Ning. “Comparado com outros dispositivos de conversão ascendente, este dispositivo mostra a maior eficiência a baixa tensão”.

Em contraste com fotodetectores desenvolvidos no passado, o componente proposto por Ning e seus colegas foi fabricado usando pontos quânticos, nas camadas de absorção e emissão infravermelha. A camada de absorção contém pontos quânticos coloidais de sulfeto de chumbo, enquanto a camada de emissão de luz contém pontos quânticos de seleneto de cádmio.

“Nosso componente de conversão ascendente mostrou uma alta eficiência fóton-a-fóton de 6,5% e tensão mais baixa relatada de 2,5 V, que é uma inovação para esta estrutura simples”, disse Ning.

Estes números não me impressionam. 6,5% ainda é uma eficiência muito baixa. Muito trabalho ainda deve ser feito para um produto comercial.

No estudo, os pesquisadores demonstraram o potencial do dispositivo de conversão ascendente para imagens infravermelhas em vitro, bioimagens de tecido humano e detectar áreas cancerosas. No futuro, o componente pode ser usado para várias outras aplicações, por exemplo, no desenvolvimento de tecnologia vestível que pode monitorar a saúde das pessoas.

 

 

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