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Eletrônica

Sensor de luz baseado em propriedades físicas - não no material

Redação do Site Inovação Tecnológica - 20/04/2020

Sensor de luz feito de material poroso captura qualquer cor
A geometria do material é essencial para sua capacidade de captar um largo espectro de cores.
[Imagem: HZDR / Juniks]

Fotodetector poroso

As câmeras digitais e muitos outros aparelhos eletrônicos precisam de sensores sensíveis à luz, os chamados fotodetectores.

Para atender à crescente demanda por esses componentes optoeletrônicos - que mesclam luz e eletricidade - que apresentem eficiências cada vez maiores, a indústria tem pesquisado extensivamente os materiais semicondutores, como o germânio ou mesmo o grafeno.

Assim, causou uma certa surpresa quando a pesquisadora Himani Arora, da Universidade de Dresden, na Alemanha, apresentou um sensor de luz que é feito de um material ultraporoso que vem sendo pesquisado para uso em sistemas de purificação de água e para captura de CO2 na indústria.

Sensor de múltiplas cores

O material, conhecido como estrutura metal-orgânica, ou MOF (metal-organic framework), é quase 90% ar, mas sua estrutura pode ser feita de diversos materiais.

"O composto estrutural metal-orgânico [que desenvolvemos] compreende um material orgânico integrado com íons de ferro," explica o professor Artur Erbe. "O aspecto especial é que a estrutura forma camadas sobrepostas com propriedades semicondutoras, o que torna o material potencialmente interessante para aplicações optoeletrônicas".

E não apenas potencialmente, porque os testes mostraram que esse inusitado sensor de luz tira proveito de sua geometria para oferecer um outro ganho que tem sido virtualmente impossível de se obter com materiais semicondutores sólidos: a capacidade de coletar uma ampla gama de cores com o mesmo dispositivo.

O sensor mostrou-se capaz de detectar uma ampla gama de comprimentos de onda de luz, de 400 a 1.575 nanômetros, ou seja, o ultravioleta ao infravermelho próximo.

"Esta é a primeira vez que provamos uma fotodetecção de banda larga para um fotodetector completamente baseado em camadas MOF. São propriedades ideais para usar o material como elemento ativo em componentes optoeletrônicos," disse Arora. "Como o intervalo de banda no material é muito pequeno, é necessária pouca energia luminosa para induzir a eletricidade. Esta é a razão para a grande variedade do espectro detectável".

O protótipo usado para demonstrar o funcionamento do sensor é uma camada porosa com 1,7 micrômetro de espessura. A equipe agora vai começar a afinar essa camada, para miniaturizar o fotodetector. Eles acreditam que é factível atingir uma espessura de 70 nanômetros, o que seria adequado para sua operação em sensores CCD de câmeras digitais.

Bibliografia:

Artigo: Demonstration of a Broadband Photodetector Based on a Two?Dimensional Metal-Organic Framework
Autores: Himani Arora, Renhao Dong, Tommaso Venanzi, Jens Zscharschuch, Harald Schneider, Manfred Helm, Xinliang Feng, Enrique Cánovas, Artur Erbe
Revista: Advanced Materials
DOI: 10.1002/adma.201907063






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