Mauricio Pamplona Pires. Instituto de Física UFRJ

Transcrição

1 Mauricio Pamplona Pires Instituto de Física UFRJ

2 PUC- Rio Patrícia Lustoza de Souza, UFRJ Maurício Pamplona Pires I EAv Gustavo Soares Vieira UFMG Paulo Sérgio Soares Guim arães Wagner Nunes Rodrigues Apoio UFSCa r I N PE

3 Mauricio Pamplona Pires (IF-UFRJ ) Gustavo Vieira (CTA IEAv) Patricia Lustoza de Souza (PUC-Rio) Wagner Rodrigues (UFMG) Paulo Sergio Guimarães (UFMG) Nelson Studart (São Carlos) José M. Villas-Boas (São Carlos) Déborah Alvarenga (UFMG) Carlos Alberto Parra Murillo (UFMG) Sandra Landi (PUC-Rio/ I NMETRO) Angelo Passaro (IEAv) Nancy Mieko Abe (IEAv) Rober t o Yuj i Tanaka (IEAv) Kenya Apar ecida Alves (ITA) Marcio Scarpim de Souza (PUC-Rio/CTEx) Germano Penello (IF UFRJ) Rodrigo Jordão (IF UFRJ)

4 Em 2003 pesquisador es do I EAv, PUC-Rio, UFMG e UFSCar iniciar am uma colabor ação visando o desenvolviment o de sensor es de inf r aver melho nano-est r ut ur ados. I dent if icou-se no gr upo as compet ências necessár ias ao desenvolviment o. Além dist o, as inst it uições possuíam a maior par t e da inf r a-est r ut ur a necessár ia ao início dos t r abalhos. Ainda em 2003, as pr imeir as pr opost as de f inanciament o f or am apr esent adas.

5 Cr esciment o dos cr ist ais (MOPVE) PUC-Rio Pr ocessament o de semicondut or es UFMG e PUC-Rio Medidas de t r anspor t e elet r ônico I EAv e UFMG Car act er ização dos sensor es CTA, I NPE e PUC-Rio Medidas de r uído - UFRJ Cálculo de est r ut ur as elet r ônicas I EAv e UFSCar

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7 Telecomunicações Visão inf r aver melha (imageament o) Segur ança indust r ial Monit or ament o de pr ocessos indust r iais Medicina Milit ar Cont r ole ambient al Cont r ole de pr agas agr ícolas

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9 Janela ótica em 10 m Taxa de er r o menor que em out r as j anelas espect r ais

10 Emissor Receptor Equipament o indust r ial Vazamento I nt er r upção do sinal

11 p Lei de Wein T = 2898 m.k

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13 300 K 10 m Tur bina: 700 K 4 m Cont r amedida: 2000 K 1 m

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15 Pr imeir a imagem do CBERS-1 I magem no inf r aver melho pr óximo Focos de incêndio. Ant ecipação do apar eciment o de pr agas agr ícolas. Seleção de f r ut as. Localização de pequenos desmat ament os, como por exemplo, pist as clandest inas.

16 Tr ansição banda-banda em semicondut or es I I I -V at é 2 m Tr ansição int r a-banda em semicondut or es I I I -V de 2 m à 15 m QWI Ps - Quant um Well I nf r ar ed Phot odet ect or s QDI Ps - Quant um Dot s I nf r ar ed Phot odet ect or s

17 Tr ansição banda-banda: Material maciço h Transição inter-banda BC E g BC h h = E g I BV BV Vantagem: Tecnologia mais desenvolvida Campo elét r ico Desvantagem: Não é possível at ingir acima de 6 m

18 Tr ansição int r a-banda: BC h Material nano-est r ut ur ado: poços quânt icos Transição intrabanda BC E 2 E 1 h h = E 2 -E 1 I Vantagem: w Absor ção mais selet iva Campo elét r ico Desvantagem: Não acopla r adiação com incidência nor mal

19 Dir eção de cr esciment o Conf inament o 2D Mat er ial B Mat er ial A Mat er ial B BC E 2 E 1 w

20 QWI Ps - Quant um Well I nf r ar ed Phot odet ect or s Escolha do mat er ial e da est r ut ur a par a sat isf azer o compr iment o de onda desej ado Ex: 10 m Poços de GaAs/ AlGaAs 4,1 m Poços de I ngaas/ I nalas

21 GaAs/Al x Ga 1- x As E 2 E 1 w

22 GaAs/ AlGaAs Temperature (K) Sample 930 6V 20 Photocurrent (arb.u.) K Wavelength ( m)

23 InGaAs/ InAlAs Temperature (K) ,0 Sample 897 1V 0,8 0,6 0,4 E 2 E 1 300meV 0,2 0,0 2,50 3,00 3,50 4,00 4,50 5,00 5,50 6,00 6,50 Wavelength ( m)

24 Det ect or de CO 2 1,0 Sample 897 Ambiente controlado Ambiente sem controle 0,8 0,6 0,4 0,2 0,0 Absorção de CO 2 2,50 3,00 3,50 4,00 4,50 5,00 5,50 6,00 6,50 Wavelength ( m) Var iação 10% do sinal

25 QDI Ps - Quant um Dot s I nf r ar ed Phot odet ect or s Ponto quântico + elétron luz IV Elétron livre Vantagem: maior sensibilidade maior acoplamento com a luz (incidência nor mal é absor vida) menor ruído Desvantagem: maior complexidade da nano-estrutura

26 Conf inament o nas 3 dimensões Semelhant e a át omos Aut o-or ganizados Mat er iais descasados Pequeno o suf icient e par a apr esent ar ef eit os de quant ização

27 Quest ões int er essant es: 200nm Pr opr iedades ót icas Pr opr iedades est r ut ur ais vs. Par âmet r os de cr esciment o Dopagem Mat r iz 1.0µm 1.0µm Det ect or es: Alt a densidade + Alt a homogeneidade 200nm

28 AFM TEM

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30 20 Photocurrent ( arb. u.) sample K 20 K 40 K 60 K 80 K 100 K photocurrent (arb. u.) K 30mV 5K 5mV 5K -5mV sample K wavelength (µm) wavelength (µm) B1 B3 B2 QW QD Photocurrent ( arb. u.) sa m p le K 2 0 K 4 0 K 6 0 K K K K w a v e le n g t h ( m )

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32 Relação ent r e as t ecnologias com as quais t r abalhamos Material maciço QWIPs QDIPs Tecnologia inter- banda Tecnologia intrabanda Tecnologia intrabanda Desenvolvimento Desenvolvimento Pesquisa Pesquisa

33 Diver sas aplicações: Det ecção de subst âncias gasosas par a cont r ole ambient al, segur ança industrial, agricultura, etc. Visão not ur na par a segur ança civil e milit ar. Imageamento para monitoramento ambiental, programas espaciais, etc. I magens t ér micas par a medicina, segur ança indust r ial. Comunicações ópt icas no espaço livr e. Dificuldade crescente de se obter tais dispositivos no m ercado internacional m esm o para pesquisa. Nenhum a em presa nacional detém esta tecnologia. É necessário num a prim eira etapa dom inar a tecnologia. N um a segunda etapa é preciso torná- la com petitiva.

34 MLS Wir eless S.A. comunicação de dados. CSEM Br asil par cer ia na pr odução dos sensor es. I VI SI ON Sist emas de I magem e Visão S.A. monit or ament o indust r ial. Equat or ial Sist emas sensor iament o r emot o. MECTRON mísseis de int er cept ação. EMBRAER auxílio ao vôo e monit or ament o de component es cr ít icos.

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