p Na eletrônica cada vez mais poderosa de hoje, materiais minúsculos são obrigatórios, pois os fabricantes buscam aumentar o desempenho sem adicionar volume. p Menor também é melhor para dispositivos optoeletrônicos - como sensores de câmera ou células solares - que coletam luz e a convertem em energia elétrica. Pensar, por exemplo, sobre a redução do tamanho e peso de uma série de painéis solares, produzindo uma foto de alta qualidade em condições de baixa iluminação, ou mesmo transmitindo dados mais rapidamente.

p Contudo, dois grandes desafios atrapalharam:primeiro, reduzir o tamanho dos materiais de película fina "amorfa" convencionalmente usados ​​também reduz sua qualidade. E em segundo lugar, quando os materiais ultrafinos se tornam muito finos, eles se tornam quase transparentes e realmente perdem alguma capacidade de captar ou absorver luz.

p Agora, em um fotodetector em nanoescala que combina um método de fabricação exclusivo e estruturas de captura de luz, uma equipe de engenheiros da University of Wisconsin-Madison e da University at Buffalo superou esses dois obstáculos.

p Os pesquisadores - professores de engenharia elétrica Zhenqiang (Jack) Ma e Zongfu Yu em UW-Madison e Qiaoqiang Gan em Buffalo - descreveram seu dispositivo, um fotodetector de nanomembrana de germânio monocristalino em um substrato de nanocavidade, hoje (7 de julho, 2017) no jornal Avanços da Ciência .

p "A ideia, basicamente, é que você deseja usar um material muito fino para realizar a mesma função de dispositivos nos quais você precisa usar um material muito grosso, "diz a mãe.

p O dispositivo consiste em nanocavidades comprimidas entre uma camada superior de germânio de cristal único ultrafino e uma camada refletora de prata.

p "Por causa das nano-cavidades, os fótons são "reciclados", de modo que a absorção de luz é substancialmente aumentada - mesmo em camadas muito finas de material, "diz a mãe.

p As nanocavidades são compostas por uma série ordenada de minúsculos, moléculas interconectadas que refletem essencialmente, ou circular, luz. Gan já mostrou que suas estruturas de nanocavidades aumentam a quantidade de luz que materiais semicondutores finos como o germânio podem absorver.

p Contudo, a maioria dos filmes finos de germânio começa como germânio em sua forma amorfa - o que significa que o arranjo atômico do material carece do regular, repetindo a ordem de um cristal. Isso também significa que sua qualidade não é suficiente para aplicações optoeletrônicas cada vez menores.

p É aí que a experiência de Ma entra em jogo. Um especialista mundial em dispositivos de nanomembrana semicondutores, Ma usou uma tecnologia de transferência de membrana revolucionária que lhe permite integrar facilmente materiais semicondutores monocristalinos em um substrato.

p O resultado é muito fino, ainda muito eficaz, fotodetector de absorção de luz - um bloco de construção para o futuro da optoeletrônica.

p "É uma tecnologia capacitadora que permite observar uma ampla variedade de optoeletrônicos que podem atingir pegadas ainda menores, tamanhos menores, "disse Yu, que conduziu a análise computacional dos detectores.

p Enquanto os pesquisadores demonstraram seu avanço usando um semicondutor de germânio, eles também podem aplicar seu método a outros semicondutores.

p "E o mais importante, ajustando a nano-cavidade, podemos controlar o comprimento de onda que realmente absorvemos, "diz Gan." Isso abrirá o caminho para desenvolver muitos dispositivos optoeletrônicos diferentes. "