Fotocondutividade – Wikipédia, a enciclopédia livre

Fotocondutividade é um fenômeno óptico e elétrico no qual um material se torna mais eletricamente condutor devido à absorção de radiação eletromagnética, como luz visível, luz ultravioleta, luz infravermelha ou radiação gama.[1]

Quando a luz é absorvida por um material como um semicondutor, o número de elétrons livres e lacunas aumenta, resultando em um aumento da condutividade elétrica.[2] Para causar excitação, a luz que atinge o semicondutor deve ter energia suficiente para elevar os elétrons através do gap ou excitar as impurezas dentro do gap. Quando uma tensão polarização e um resistor de carga são usados em série com o semicondutor, uma queda de tensão nos resistores de carga é detectada quando a mudança na condutividade elétrica do material modifica a corrente através do circuito.

Exemplos clássicos de materiais fotocondutores incluem:

Aplicações[editar | editar código-fonte]

Quando um material fotocondutor é conectado como parte de um circuito, ele funciona como um resistor cuja resistência depende da intensidade da luz. Nesse contexto, o material é denominado fotorresistor (ou resistor dependente de luz). A aplicação mais comum de fotoresistores é a de fotodetectores, ou seja, dispositivos que medem a intensidade da luz. Os fotorresistores não são o único tipo de fotodetector — outros tipos incluem dispositivos de carga acoplada (CCDs), fotodiodos e fototransistores —, mas estão entre os mais comuns. Algumas aplicações de fotodetectores nas quais os fotorresistores são frequentemente usados incluem medidores de luz de câmeras, postes de luz, rádios-relógio, detectores infravermelho, sistemas nanofotônicos e dispositivos fotossensores de baixa dimensão.[5]

Sensibilização[editar | editar código-fonte]

A sensibilização é um procedimento de engenharia importante para amplificar a resposta de materiais fotocondutores.[3] O ganho fotocondutivo é proporcional ao tempo de vida dos portadores fotoexcitados (elétrons ou lacunas). A sensibilização envolve a dopagem intencional de impurezas que satura os centros de recombinação nativa com um tempo de vida característico curto e a substituição desses centros por novos centros de recombinação com um tempo de vida mais longo. Esse procedimento, quando feito corretamente, resulta em um aumento no ganho fotocondutivo de várias ordens de magnitude e é utilizado na produção de dispositivos fotocondutores comerciais. O texto de Albert Rose é a obra de referência para a sensibilização.[6]

Fotocondutividade negativa[editar | editar código-fonte]

Alguns materiais apresentam deterioração na fotocondutividade após exposição à iluminação.[7] Um exemplo proeminente é o silício amorfo hidrogenado (a-Si:H) no qual observa-se uma redução metaestável na fotocondutividade.[8] Outros materiais que apresentam fotocondutividade negativa incluem dissulfeto de molibdênio,[9] grafeno,[10] nanofios de arseneto de índio[11] e nanopartículas metálicas.[12]

Fotocondutividade magnética[editar | editar código-fonte]

Em 2016 foi demonstrado que em algum material fotocondutor pode existir uma ordem magnética.[13] Um exemplo é o CH3NH3(Mn:Pb)I3. Nesse material, uma fusão da magnetização induzida por luz também foi demonstrada.[13] Logo, poderia ser usada em dispositivos magneto-ópticos e em armazenamento de dados.

Espectroscopia de fotocondutividade[editar | editar código-fonte]

A técnica de caracterização chamada espectroscopia de fotocondutividade (também conhecida como espectroscopia de fotocorrente) é amplamente utilizada no estudo de propriedades optoeletrônicas de semicondutores.[14][15]

Ver também[editar | editar código-fonte]

Referências

  1. ↑ DeWerd, L. A.; P. R. Moran (1978). «Solid-state electrophotography with Al2O3». Medical Physics. 5: 23–26. Bibcode:1978MedPh...5...23D. PMID 634229. doi:10.1118/1.594505 
  2. ↑ Saghaei, Jaber; Fallahzadeh, Ali; Saghaei, Tayebeh (junho de 2016). «Vapor treatment as a new method for photocurrent enhancement of UV photodetectors based on ZnO nanorods». Sensors and Actuators A: Physical. 247: 150–155. doi:10.1016/j.sna.2016.05.050 
  3. ↑ a b Pearsall, Thomas (2010). Photonics Essentials, 2nd edition. [S.l.]: McGraw-Hill. ISBN 978-0-07-162935-5 
  4. ↑ Law, Kock Yee (1993). «Organic photoconductive materials: recent trends and developments». Chemical Reviews. 93: 449–486. doi:10.1021/cr00017a020 
  5. ↑ Hernández-Acosta, M A; Trejo-Valdez, M; Castro-Chacón, J H; Torres-San Miguel, C R; Martínez-Gutiérrez, H; Torres-Torres, C (23 de fevereiro de 2018). «Chaotic signatures of photoconductive Cu ZnSnS nanostructures explored by Lorenz attractors». New Journal of Physics. 20. 023048 páginas. Bibcode:2018NJPh...20b3048H. doi:10.1088/1367-2630/aaad41 
  6. ↑ Rose, Albert (1963). Photoconductivity and Allied Problems. Col: Interscience tracts on physics and astronomy. [S.l.]: Wiley Interscience. ISBN 0-88275-568-4 
  7. ↑ N V Joshi (25 de maio de 1990). Photoconductivity: Art: Science & Technology. [S.l.]: CRC Press. ISBN 978-0-8247-8321-1 
  8. ↑ Staebler, D. L.; Wronski, C. R. (1977). «Reversible conductivity changes in discharge-produced amorphous Si». Applied Physics Letters. 31. 292 páginas. Bibcode:1977ApPhL..31..292S. ISSN 0003-6951. doi:10.1063/1.89674 
  9. ↑ Serpi, A. (1992). «Negative Photoconductivity in MoS2». Physica Status Solidi A. 133: K73–K77. Bibcode:1992PSSAR.133...73S. ISSN 0031-8965. doi:10.1002/pssa.2211330248 
  10. ↑ Heyman, J. N.; Stein, J. D.; Kaminski, Z. S.; Banman, A. R.; Massari, A. M.; Robinson, J. T. (2015). «Carrier heating and negative photoconductivity in graphene». Journal of Applied Physics. 117. 015101 páginas. Bibcode:2015JAP...117a5101H. ISSN 0021-8979. arXiv:1410.7495Acessível livremente. doi:10.1063/1.4905192 
  11. ↑ Alexander-Webber, Jack A.; Groschner, Catherine K.; Sagade, Abhay A.; Tainter, Gregory; Gonzalez-Zalba, M. Fernando; Di Pietro, Riccardo; Wong-Leung, Jennifer; Tan, H. Hoe; Jagadish, Chennupati (11 de dezembro de 2017). «Engineering the Photoresponse of InAs Nanowires». ACS Applied Materials & Interfaces (em inglês). 9: 43993–44000. ISSN 1944-8244. PMID 29171260. doi:10.1021/acsami.7b14415 
  12. ↑ Nakanishi, Hideyuki; Bishop, Kyle J. M.; Kowalczyk, Bartlomiej; Nitzan, Abraham; Weiss, Emily A.; Tretiakov, Konstantin V.; Apodaca, Mario M.; Klajn, Rafal; Stoddart, J. Fraser (2009). «Photoconductance and inverse photoconductance in films of functionalized metal nanoparticles». Nature. 460: 371–375. Bibcode:2009Natur.460..371N. ISSN 0028-0836. PMID 19606145. doi:10.1038/nature08131 
  13. ↑ a b Náfrádi, Bálint (24 de novembro de 2016). «Optically switched magnetism in photovoltaic perovskite CH3NH3(Mn:Pb)I3». Nature Communications. 7: 13406. Bibcode:2016NatCo...713406N. PMC 5123013Acessível livremente. PMID 27882917. arXiv:1611.08205Acessível livremente. doi:10.1038/ncomms13406 
  14. ↑ «RSC Definition - Photocurrent spectroscopy». RSC 
  15. ↑ Lamberti, Carlo; Agostini, Giovanni (2013). «15.3 - Photocurrent spectroscopy». Characterization of Semiconductor Heterostructures and Nanostructures 2 ed. Itália: Elsevier. ISBN 978-0-444-59551-5. doi:10.1016/B978-0-444-59551-5.00001-7 

 

Obtida de "https://pt.wikipedia.org/w/index.php?title=Fotocondutividade&oldid=62635207"