Sensores de
Infravermelho
Nanoestruturados
Gustavo Soares Vieira, Ângelo Pássaro, Antônio
Carlos da Cunha Migliano
EFA-E
Sensores de infravermelho a poços quânticos
(QWIP):
•Primeiro demonstrado em 1987.
•Tecnologia desenvolvida durante a década
de 90, está começando a entrar no mercado.
Sensores de infravermelho a pontos quânticos
(QDIP):
•Proposto em 1996.
•Potencial para tornar-se a tecnologia
dominante.
•Ainda por demonstrar o potencial esperado.
Energia
Banda de condução
Faixa de energia proibida
Banda de valência
Diagrama de bandas de um semicondutor intrínseco
Energia
Banda de condução
hν
-
+
Banda de valência
Transição entre bandas de energia
material B
BC
material A
BC
Gap A
Gap B
BV
BV
Junção de dois materiais de “gaps”
distintos, formando um potencial tipo
degrau na banda de condução.
BC
BV
GaAs AlGaAs
Formação de poços quânticos
Primeiro QWIP (λ=10 µm)
Levine et al. (1987)
Opções de estruturas
Vantagens dos QWIP sobre os
Sensores a HgCdTe
• Obtenção de grandes matrizes de sensores
com grande homogeneidade.
• Menor custo.
• Facilidade de projeto das estruturas para
operação nas faixas de freqüência de
interesse.
• Facilidade de integração com os circuitos de
leitura.
• Maior velocidade de operação.
Desenho esquemático de um QWIP bicromático.
Nesta configuração, as medidas nas duas faixas
de freqüência são obtidas simultaneamente.
Resposta espectral do sensor da figura anterior
Imagens gravadas simultaneamente, a 4,7 µm e 8,6 µm.
Foi usada uma câmara com matriz de QWIP.
Atualmente a NASA tem um projeto de
fabricação de uma matriz de sensores operando
em quatro faixas de freqüência:
3–5 µm, 8.5–10 µm, 10–12 µm e 14–15.4 µm.
Auxílio a diagnóstico de câncer de pele.
A performance necessária é apenas
obtida utilizando-se QWIPs.
Sensores de Infravermelho a
Pontos Quânticos (QDIP)
Confinamento tridimensional dos elétrons
Vantagens Potenciais dos QDIP
• Absorção com incidência normal da radiação.
• Maior responsitividade devido ao maior tempo de
vida dos elétrons excitados.
• Operação a temperaturas maiores devido à menor
corrente de escuro.
Competência e Infra-estrutura
para desenvolvimento de QWIP e
QDIP a ser utilizada no projeto
• Crescimento dos cristais –PUC-Rio
• Laboratório de processos – UFMG
• Medidas de transporte eletrônico –
CTA/UFMG
• Caracterização dos sensores – CTA/INPE
• Cálculo de estruturas eletrônicas –
CTA/UFSCar/UFMG
Obrigado