As perovskitas de haleto metálico são uma grande classe de materiais cristalinos com inúmeras características vantajosas, incluindo um alto coeficiente de absorção de luz, alta mobilidade de carga e forte fotoluminescência. Devido às suas propriedades únicas, as perovskitas de iodetos metálicos têm se mostrado altamente promissoras para a fabricação de células solares.
Embora os engenheiros tenham usado principalmente esses materiais para criar células solares ou outras tecnologias solares, eles também podem substituir o silício ou outros semicondutores em dispositivos que podem detectar a luz e outros tipos de radiação, conhecidos como fotodetectores. Os fotodetectores são componentes centrais de muitos sensores, ferramentas de imagem, tecnologias de comunicação óptica e dispositivos para monitorar o ambiente.
Pesquisadores da Organização Holandesa para Pesquisa Científica Aplicada e da Universidade de Tecnologia de Eindhoven, na Holanda, usaram recentemente um fotodetector processado por solução feito de uma perovskita de haleto metálico para fabricar um scanner fino e flexível. Este scanner, apresentado em um artigo publicado na Nature Electronics, pode ser usado para digitalizar impressões digitais e documentos em papel.
“Fabricar fotodetectores com correntes escuras baixas e integrá-los em painéis posteriores de alta resolução continua um desafio”, escreveram Albert J. J. M. van Breemen e seus colegas em seu artigo. “Aqui, mostramos que os fotodiodos de perovskita de haleto de metal processado em solução no topo de um backplane amorfo de transistor de óxido de índio e gálio e zinco podem ser usados para criar um sensor de imagem flexível com aproximadamente 100 ?m de espessura e resolução de 508 pixels por polegada.”
Van Breemen e seus colegas fabricaram seu fotodetector usando uma camada processada em solução de cátions Cs0.18FA0.82Pb (I0.82Br0.18)3, contendo césio (Cs +) e formamidínio (CH (NH2)2 +, FA). Inicialmente, o dispositivo foi projetado para ser integrado em células solares, mas posteriormente eles decidiram testar seu potencial em um scanner.
O fotodetector seguiu um design denominado pilha invertida, com uma liga de cromo-molibdênio (MoCr) como eletrodo inferior, revestido com uma fina camada HTL de PTAA. Uma camada de éster metílico de ácido butírico [6,6] -fenil C61 (PC61BM) -SnOx foi colocada no topo do filme ativo de perovskita, atuando como uma camada de transporte de elétrons (ETL).
Além disso, a equipe introduziu uma camada de cobertura de borda (ECL) de nitreto de silício (SiN) com 50 nm de espessura entre o eletrodo inferior do MoCr e o PTAA, que reduziu o vazamento de corrente do eletrodo e, consequentemente, a densidade de corrente escura. Finalmente, eles colocaram um eletrodo de óxido de índio e estanho (ITO) transparente de 100 nm de espessura no topo da pilha e uma barreira de encapsulamento de filme fino transparente.
Ao integrar seu fotodetector com um conjunto de transistores de filme fino, van Breemen e seus colegas criaram um “scanner tudo em um”. Este scanner pode ser usado para coletar imagens de alta qualidade de impressões digitais e documentos, com uma resolução de 508PPI.
Scanners altamente sensíveis, como o criado por esta equipe de pesquisadores, podem ter muitas aplicações valiosas. Mais notavelmente, eles podem ajudar a prevenir ataques de spoofing em sensores biométricos. Durante ataques de falsificação, os invasores podem obter acesso a informações confidenciais do usuário em seus dispositivos pessoais, personificando-os usando cópias sintetizadas de seus dados biométricos.
Ao capturar imagens de alta resolução de impressões digitais e outros documentos importantes, o scanner criado por van Breemen e seus colegas pode ser usado para identificar documentos falsos ou impressões digitais sintetizadas com maior exatidão e precisão. Além disso, este estudo recente pode abrir caminho para a integração de sensores de imagem perovskita ou fotodetectores em smartphones ou outros dispositivos comumente usados, para fortalecer a eficiência das ferramentas de identificação biométrica.
Publicado em 11/11/2021 09h03
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