O mundo está caminhando para uma economia de trilhões de sensores, onde bilhões de dispositivos que usam vários sensores serão conectados sob a égide da Internet das coisas. Uma parte importante desta economia é constituída por sensores de luz / foto, que são minúsculos componentes eletrônicos baseados em semicondutores que detectam a luz e os convertem em sinais elétricos. Sensores de luz podem ser encontrados em todos os lugares ao nosso redor, de aparelhos eletrônicos domésticos e equipamentos de saúde a sistemas de comunicação óptica e automóveis.

Ao longo dos anos, tem havido um progresso notável na pesquisa sobre fotossensores. Os cientistas se esforçaram para desenvolver sensores que podem detectar uma alta faixa dinâmica de luzes e são fáceis de fabricar e eficientes em termos de energia. A maioria dos sensores de luz usados ​​em produtos de consumo econômicos são eficientes em termos de energia, mas são suscetíveis a ruídos - informações de luz indesejadas - no ambiente externo, o que afeta negativamente seu desempenho. Para resolver este problema, os produtos foram projetados usando circuitos de conversão de luz em frequência (LFCs), que mostram uma melhor relação sinal-ruído. Contudo, a maioria dos LFCs é feita de fotodetectores à base de silício que podem limitar a faixa de detecção de luz. Também, o uso de LFCs leva ao desperdício de área do chip, o que se torna um problema ao projetar circuitos eletrônicos multifuncionais para dispositivos compactos.

Agora, uma equipe de pesquisadores da Incheon National University, Coreia do Sul, liderado pelo Prof. Sung Hun Jin, demonstrou um sistema de fotodetectores altamente eficiente que pode superar as limitações dos LFCs convencionais. Em seu estudo, que foi disponibilizado online em 10 de junho de 2021 e posteriormente publicado no volume 17, edição 26 da revista Pequena , eles relatam o desenvolvimento de inversores fotossensíveis complementares com nanotubos de carbono de parede simples tipo p (SWNT) e transistores de filme fino amorfo de índio-gálio-zinco (a-IGZO / SWNT) tipo n.

Prof Jin explica, "Nosso fotodetector aplica uma abordagem diferente no que diz respeito à conversão de luz em frequência. Usamos componentes que dependem da luz e não da tensão, ao contrário dos LFCs convencionais. "

A nova arquitetura de design permitiu à equipe projetar LFC com eficiência de área de chip superior e formato compacto, tornando-o adequado para uso em dispositivos eletrônicos flexíveis. Os experimentos realizados com o sistema fotossensor indicaram excelentes propriedades ópticas, incluindo alta sintonização e capacidade de resposta em uma ampla faixa de luz. O LFC também mostrou a possibilidade de escalabilidade de grande área e fácil integração em chips de wafer de silício de última geração.

O sistema LFC desenvolvido neste estudo pode ser usado para construir sistemas de sensores ópticos que tenham integridade de sinal de alto nível, bem como excelentes capacidades de processamento e transmissão de sinais. Essas propriedades promissoras o tornam um forte candidato para aplicação em futuros cenários de sensores da Internet das Coisas. "Os LFCs baseados em semicondutores de baixa dimensão se tornarão um dos componentes principais na área de trilhões de sensores. Nosso esquema de LFC terá aplicação em SpO médico ₂ detecção, iluminação automática na agricultura, ou em displays avançados para realidade virtual e aumentada "conclui o Prof. Jin.