El poder mejorado de la nueva técnica de medición para caracterizar materiales a escalas mucho más pequeñas que cualquier tecnología actual acelerará el descubrimiento e investigación de materiales 2D, micro y nanoescala.
Poder medir con precisión las propiedades de semiconductores de materiales en pequeños volúmenes ayuda a los ingenieros a determinar el rango de aplicaciones para las cuales estos materiales pueden ser adecuados en el futuro, particularmente a medida que el tamaño de los dispositivos electrónicos y ópticos continúa disminuyendo.
Daniel Wasserman, profesor asociado en el Departamento de Ingeniería Eléctrica e Informática de la Escuela de Ingeniería Cockrell, dirigió el equipo que construyó el sistema físico, desarrolló la técnica de medición capaz de lograr este nivel de sensibilidad y demostró con éxito su rendimiento mejorado.Su trabajo fue reportado hoy en Comunicaciones de la naturaleza .
El enfoque de diseño del equipo se centró en desarrollar la capacidad de proporcionar información cuantitativa sobre la calidad del material, con aplicaciones particulares para el desarrollo y la fabricación de dispositivos optoelectrónicos. El método demostrado es capaz de medir muchos de los materiales que los ingenieros creen que algún día seránubicuo a los dispositivos optoelectrónicos de próxima generación.
La optoelectrónica es el estudio y la aplicación de dispositivos electrónicos que pueden generar, detectar y controlar la luz. Los dispositivos optoelectrónicos que detectan la luz, conocidos como fotodetectores, utilizan materiales que generan señales eléctricas a partir de la luz. Los fotodetectores se encuentran en cámaras de teléfonos inteligentes, células solares y enlos sistemas de comunicación de fibra óptica que conforman nuestras redes de banda ancha. En un material optoelectrónico, la cantidad de tiempo que los electrones permanecen "fotoexcitados", o capaces de producir una señal eléctrica, es un indicador confiable de la calidad potencial de ese material para la fotodetecciónaplicaciones.
El método actual utilizado para medir la dinámica de la portadora, o vidas, de electrones fotoexcitados es costoso y complejo y solo mide muestras de materiales a gran escala con precisión limitada. El equipo de UT decidió intentar usar un método diferente para cuantificar estas vidas colocandopequeños volúmenes de los materiales en circuitos de resonador de microondas especialmente diseñados. Las muestras están expuestas a campos de microondas concentrados dentro del resonador. Cuando la muestra es golpeada con luz, la señal del circuito de microondas cambia y el cambio en el circuito puede leerse en unosciloscopio estándar: la disminución de la señal de microondas indica la vida útil de los portadores de carga fotoexcitados en pequeños volúmenes del material colocado en el circuito.
"La medición de la desintegración de la señal eléctrica microondas nos permite medir la vida útil del soporte de los materiales con mucha mayor precisión", dijo Wasserman. "Hemos descubierto que es un método más simple, más barato y más efectivo que los enfoques actuales."
La vida útil del portador es un parámetro de material crítico que proporciona información sobre la calidad óptica general de un material al tiempo que determina la gama de aplicaciones para las que se podría usar un material cuando se integra en una estructura de dispositivo fotodetector. Por ejemplo, materiales que tienen unLa larga vida útil del operador puede ser de alta calidad óptica y, por lo tanto, muy sensible, pero puede no ser útil para aplicaciones que requieren alta velocidad.
"A pesar de la importancia de la vida útil del operador, no hay muchas, si es que hay alguna, opciones sin contacto para caracterizar materiales de áreas pequeñas como píxeles infrarrojos o materiales 2D, que han ganado popularidad e importancia tecnológica en los últimos años", dijo Wasserman.
Un área que seguramente se beneficiará de las aplicaciones del mundo real de esta tecnología es la detección infrarroja, un componente vital en la detección molecular, la imagen térmica y ciertos sistemas de defensa y seguridad.
"Una mejor comprensión de los materiales infrarrojos podría conducir a innovaciones en gafas de visión nocturna o espectroscopía infrarroja y sistemas de detección", dijo Wasserman.
Los detectores de alta velocidad que funcionan a estas frecuencias podrían incluso permitir el desarrollo de la comunicación en el espacio libre en el infrarrojo de onda larga, una tecnología que permite la comunicación inalámbrica en condiciones difíciles, en el espacio o entre edificios en entornos urbanos.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Texas en Austin . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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