p Pesquisadores em Cingapura e na China colaboraram para desenvolver um fotodetector autoalimentado que pode ser usado em uma ampla gama de aplicações, como análise química, comunicações, investigações astronômicas e muito mais. p Tipicamente, os fotodetectores requerem uma tensão externa para fornecer a força motriz para separar e medir os elétrons fotogerados que compõem a detecção. Para eliminar essa necessidade, a equipe de pesquisa liderada por Junling Wang e Le Wang na Universidade Tecnológica de Nanyang em Cingapura desenvolveu um romance, fotodetector sensível e estável com base em uma junção semicondutora chamada GdNiO ₃ / SrTiO dopado com Nb ₃ (GNO / NSTO) heterojunção p-n. Um campo elétrico inerente na interface GNO / NSTO fornece a força motriz para a separação eficiente de portadores gerados por foto, eliminando a necessidade de uma fonte de alimentação externa.

p Além de seu recurso de autoalimentação, Wang e sua equipe relatam o ajuste das propriedades do material para atingir ampla sensibilidade. Para esses compostos, a maioria dos trabalhos de pesquisa até agora se concentrou no estudo da origem da transição metal-isolador, mas esta equipe teve uma abordagem diferente.

p As propriedades dos niquelatos de perovskita, a categoria de materiais de células solares em que esta estrutura se enquadra, são muito sensíveis ao conteúdo de oxigênio. Essa sensibilidade permite o ajuste fino das estruturas eletrônicas finais, variando o ambiente de oxigênio durante a deposição do filme (construindo a heterojunção).

p "Nosso trabalho é novo e confirma que os filmes de níquel têm lacunas de banda sintonizáveis ​​com a mudança da concentração de vacância de oxigênio, o que os torna ideais como materiais de absorção de luz em dispositivos optoeletrônicos, "disse Wang." Usando o fotodetector autoalimentado que projetamos, estudamos sua foto responsividade usando fontes de luz com diferentes comprimentos de onda, com foto-resposta significativa aparecendo quando o comprimento de onda da luz diminui para 650 nanômetros ", disse Wang.

p Um desafio significativo no desenvolvimento deste fotodetector foi determinar a estrutura de banda correta, ou estrutura de energia disponível para elétrons, dos filmes de GNO de 10 nanômetros de espessura.

p “Para obter as estruturas das bandas, usamos medidas de elipsometria espectroscópica e medidas de espectroscopia de fotoelétrons ultravioleta (UPS), "disse Wang. Usando os valores deduzidos para o bandgap óptico dessas medições, junto com limites e valores conhecidos para filmes GNO, eles poderiam traçar os níveis de energia e funções de trabalho dos vários componentes dos dispositivos.

p A equipe espera explorar mais materiais com recursos semelhantes. "Uma das características marcantes dos níquelatos [...] é a dependência de suas propriedades físicas do elemento de terras raras escolhido, "disse Wang." Até agora, estudamos apenas o filme GdNiO3, mas além disso, também podemos investigar outros "R" -NiO ₃ filmes em que "R" pode ser Nd (neodímio), Sm (animônia), Er (érbio) e Lu (lutécio) e estudar suas potenciais aplicações no fotodetector. "

p A equipe também planeja melhorar o desempenho do fotodetector, adicionando um SrTiO isolante ₃ (STO) camada imprensada entre o GdNiO ₃ filme e substrato NSTO.

p Este novo trabalho tem grande potencial para aplicações que usam dispositivos optoeletrônicos. “Acreditamos que este trabalho irá estimular novos estudos e ampliar o potencial de aplicações de sistemas baseados em níquelatos, "disse Wang.