Fototransístor converte infravermelho fraco em luz visível com 1,4 volts
O dispositivo InGaAs/InP alimentou diretamente um LED âmbar e ampliou o brilho de uma entrada próxima da luminosidade noturna.
Transformar fotões invisíveis sem um cristal volumoso
Investigadores demonstraram um fototransístor de heterojunção InGaAs/InP capaz de detetar infravermelho de onda curta e fornecer corrente suficiente para acender diretamente um LED âmbar. O artigo foi publicado em 30 de outubro na Nature Photonics.
Com uma intensidade incidente de 6,4 nanowatts por centímetro quadrado, próxima da luminosidade natural do céu noturno, a saída visível foi mais de 17 mil vezes mais brilhante do que a entrada infravermelha segundo a métrica usada pelos autores.
Dois ganhos que se reforçam
O dispositivo combina amplificação de transístor com ganho por avalanche. Uma realimentação positiva interna faz com que os portadores gerados pelos fotões infravermelhos aumentem a corrente e desencadeiem multiplicação adicional.
A engenharia da heterojunção reduz a tensão de ruptura para 1,4 volts. Isso permite alimentar o LED a baixa tensão e evita a bomba ótica intensa exigida por muitos processos não lineares de conversão ascendente.
O que foi medido
A equipa caracterizou responsividade no infravermelho de onda curta, ganho e funcionamento do conjunto fototransístor–LED. Os dados e a informação suplementar sustentam a demonstração de bancada.
A expressão 17 mil vezes mais brilhante compara intensidades óticas em condições definidas; não descreve resolução de imagem, campo de visão, ruído, autonomia ou desempenho de um equipamento vestível completo.
Aplicações possíveis e condições em falta
Os autores apontam visão noturna de observação direta, imagiologia médica e optogenética. Para chegar a esses usos será necessário construir matrizes de píxeis, integrar ótica e ecrã, medir uniformidade, velocidade, consumo e estabilidade.
O InGaAs/InP é uma plataforma industrial conhecida, o que favorece escalabilidade relativa, mas custo e fabrico de grandes matrizes permanecem questões abertas.
Uma prova de mecanismo
O avanço demonstra que a combinação de ganho por avalanche e transístor pode converter infravermelho muito fraco em luz visível com baixa tensão. A utilidade prática dependerá da passagem de um único dispositivo para sistemas de imagem completos.