Diodo controlado por luz amplia poderes da tecnologia óptica

Redação do Site Inovação Tecnológica - 30/08/2022

Esquema e protótipo do longamente esperado diodo acionado por luz.
[Imagem: Science China Press]

Fotodetectores

Das câmeras digitais a sensores e controles remotos, estamos cercados por componentes eletrônicos capazes de detectar luz - são os chamados fotodetectores.

Um fotodetector é um tipo de componente que detecta sinais de luz (ópticos) e os converte em sinais elétricos, o que inclui fotodiodos, fototransistores, fotocondutores - eles também são conhecidos como componentes optoeletrônicos.

Embora existam muitos tipos de fotodetectores, diferindo nas características de saída elétrica antes e depois da iluminação, o comportamento típico é simples: A corrente de saída de um fotodiodo muda do estado retificado para o estado totalmente ligado após a iluminação, enquanto a corrente de saída de um fotocondutor ou fototransístor muda do estado totalmente desligado para totalmente ligado.

Assim, do ponto de vista da capacidade de introduzir uma mudança no sinal, deve haver um componente que altere a corrente de saída do estado totalmente desligado para o estado retificado. E ele seria interessante porque poderia desempenhar um papel fundamental em sistemas futurísticos, de imagens de alta precisão à lógica óptica, usada em processadores que usam luz em vez de eletricidade.

Por exemplo, a retificação controlada pela luz pode evitar o problema de diafonia (interferência cruzada) em matrizes de fotodetectores sem o uso de seletores, ajudando assim a melhorar ainda mais a integração dos circuitos, com ganhos de miniaturização e menor consumo de energia.

Esquema de funcionamento dos componentes optoeletrônicos, destacando a inovação alcançada agora (seta).
[Imagem: Shun Feng et al. - 10.1093/nsr/nwac088]

Diodo controlado por luz

Agora, Shun Feng e colegas do Instituto de Pesquisas em Metais da China propuseram pela primeira vez a arquitetura de um novo componente, que eles chamam de diodo controlado por fótons, que consegue alterar a corrente de saída de um estado totalmente desligado para um estado retificado após a iluminação.

Para criar o diodo controlado por luz, a equipe usou uma junção de molibdenita como canal, grafeno para os eletrodos de contato e nitreto de boro hexagonal (h-BN) como material óptico - tecnicamente, são duas junções Schottky grafeno/MoS₂.

Controladas pela luz, as junções Schottky suprimem ou permitem o comportamento de retificação da heterojunção, de modo que a corrente de saída do diodo controlado por fótons pode mudar de totalmente desligado para retificado.

A equipe já construiu os primeiros protótipos, usando-os para montar uma matriz 3x3 de memórias ópticas, matriz esta fabricada sem o uso de seletores, sem diafonia, além de contar com funções de seletividade de comprimento de onda e densidade de potência.

Segundo a equipe, o novo componente abre caminho para o desenvolvimento de futuros sistemas optoeletrônicos inteligentes, de alta integração e baixo consumo de energia.

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