La detección óptica en el infrarrojo medio a largo (5 micrones [um]) se está volviendo de suma importancia en diferentes campos, ya que está demostrando ser una excelente herramienta para el monitoreo ambiental. detección de gas, imágenes térmicas, así como el control de la calidad de los alimentos o las aplicaciones dentro de la industria farmacéutica, para nombrar unos pocos. La cantidad de información oculta dentro de esta ventana espectral muy rica abre nuevas posibilidades para imágenes multi o incluso hiperespectrales. Aunque existen tecnologías que pueden abordar estos desafíos, son muy complejos y costosos. Aunque existe una fuerte necesidad de mercado para llevar estas funcionalidades al mercado de consumo, esto requeriría una tecnología de bajo costo, Compatible con CMOS y no impone problemas regulatorios graves.

Los puntos cuánticos coloidales de PbS (CQD) han surgido como una tecnología fotodetectora de alto rendimiento y de costo competitivo, compatible con tecnología CMOS, que se ha demostrado recientemente que tiene éxito en el rango de infrarrojos de onda corta (1-2 um). Sin embargo, hasta aquí, Ha habido un límite fundamental:tales puntos cuánticos se han basado en la absorción de luz entre bandas (los fotones excitan al portador a través de la banda prohibida del material) y, como resultado, existe un límite de energía más bajo que esta tecnología puede operar:la banda prohibida del material.

En un estudio publicado recientemente en Nano letras , Los investigadores del ICFO Iñigo Ramiro, Onur Ozdemir, Sotirios Christodoulou, Shuchi Gupta, Mariona Dalmases, Iacopo Torre, dirigido por el Prof. ICREA en ICFO Gerasimos Konstantatos, ahora informan del desarrollo de un fotodetector de puntos cuánticos coloidal que es capaz de detectar luz en el rango infrarrojo largo, de 5 um - 10 um (micrones), utilizando PbS CQD que, por primera vez, están fabricados con material sin mercurio.

En su experimento, los investigadores utilizaron una técnica para dopar electrónicamente los puntos cuánticos de forma robusta y permanente. Este enfoque de dopaje pesado les permitió habilitar un nuevo régimen para las transiciones de electrones:en lugar de depender de las transiciones a través de la banda prohibida del material, encontraron una manera de facilitar las transiciones entre estados de mayor excitación, conocidas como transiciones entre subbandas (o intrabandas). Al lograr esto, fueron capaces de excitar electrones absorbiendo fotones con energías de fotones mucho más bajas que antes en el rango infrarrojo de onda media y larga. También demostraron que la cobertura espectral de dichos detectores se puede ajustar cambiando el tamaño de los puntos, es decir, cuanto más grandes sean los puntos cuánticos, cuanto mayor sea la absorción en el infrarrojo.

Los resultados de este estudio muestran una plataforma de material novedosa y única, basado en CQD de PbS fuertemente dopados que cubren una amplia gama de luz, lo que podría abordar y solucionar los retos a los que se enfrenta el campo de las tecnologías de fotodetectores en la actualidad. Esta propiedad recientemente descubierta de absorción de luz en el rango infrarrojo largo, junto con una tecnología CQD madura y de bajo costo, puede provocar una revolución en los fotodetectores de banda ancha extrema y en los fotodetectores compatibles con CMOS multiespectrales.