Engenheiros usam semicondutores descobertos há mais de um século para criar dispositivos infravermelhos mais baratos e eficientes
Engenheiros da Universidade Stanford desenvolveram uma nova abordagem para fabricar dispositivos que emitem e detectam luz infravermelha utilizando semicondutores descobertos há mais de um século. A estratégia, descrita em dois estudos recentes, pode levar à criação de sensores e diodos infravermelhos menores, mais baratos e mais fáceis de produzir em larga escala, com aplicações que vão desde monitoramento ambiental até diagnósticos médicos.
Os pesquisadores revisitaram uma classe antiga de materiais semicondutores conhecidos como IV–VI, especialmente o seleneto de chumbo (PbSe) e o seleneto de chumbo-estanho (PbSnSe). Esses materiais estão entre os primeiros semicondutores estudados na história, mas agora foram integrados a tecnologias modernas de fabricação para produzir novos diodos emissores de infravermelho e sensores ópticos. A equipe demonstrou que esses dispositivos podem emitir luz infravermelha em comprimentos de onda de cerca de 4.000 a 5.000 nanômetros, faixa particularmente útil para detectar gases na atmosfera, incluindo gases de efeito estufa, e para aplicações médicas como sensores de dióxido de carbono.
Uma característica importante do novo sistema é que os dispositivos são tolerantes a defeitos estruturais. Em semicondutores convencionais, pequenas imperfeições no cristal podem comprometer o funcionamento do componente. Nesse caso, porém, os dispositivos continuam operando mesmo com bilhões de defeitos por centímetro quadrado, o que pode reduzir significativamente os custos de fabricação. Além disso, como esses materiais já são bem conhecidos e estudados, há potencial para produzir os novos dispositivos usando parte da infraestrutura existente da indústria de chips, sem necessidade de grandes adaptações industriais.
O avanço foi possível após cerca de cinco anos de pesquisa usando epitaxia por feixe molecular, técnica que permite construir cristais camada por camada, átomo por átomo. Um dos estudos descreve como integrar os semicondutores antigos a materiais mais modernos, como arsenieto de gálio (GaAs), para formar plataformas eficientes de emissão infravermelha. O outro mostra que pequenas variações de temperatura podem alterar a estrutura cristalina desses materiais entre dois estados ordenados, permitindo controlar propriedades da luz, como intensidade, fase e polarização, dentro do dispositivo.
Os pesquisadores acreditam que essa combinação de materiais clássicos com engenharia moderna pode abrir caminho para uma nova geração de tecnologias infravermelhas, capazes de operar em uma ampla faixa de comprimentos de onda e aplicáveis em sensores industriais, monitoramento ambiental, medição de temperatura sem contato e dispositivos médicos não invasivos.
Fontes
STANFORD UNIVERSITY. Engineers improve infrared devices using century-old materials. Phys.org, 5 mar. 2026. Disponível em: https://phys.org/news/2026-03-infrared-devices-century-materials.html. Acesso em: 10 mar. 2026.
MEYER, J. E. et al. Mid-Infrared LEDs Based on Lattice-Mismatched Hybrid IV–VI/III–V Heterojunctions. Advanced Optical Materials, 2026. DOI: https://doi.org/10.1002/adom.202503448.
REDDY, P. D. et al. Reversible Polymorph Switching in IV–VI Thin Films with Epitaxial Control and Birefringence Contrast. Nano Letters, 2025. DOI: https://doi.org/10.1021/acs.nanolett.5c04974.
Imagem de capa: Imagem em resolução atômica de um filme fino de PbSnSe transformando-se entre duas fases ordenadas, o que altera a forma como a luz se propaga pelo material. O limite entre as duas fases é indicado pela linha tracejada. Crédito: Stanford Engineering / Pooja Reddy.
