Diodos emissores de luz (LEDs) baseados em heteroestruturas bidimensionais de Van der Waals para aplicações em telecomunicações e sensoriamento

• Processo: 22/08932-9
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Regular
• Data de Início da vigência: 01 de fevereiro de 2023
• Data de Término da vigência: 31 de janeiro de 2025
• Área do conhecimento: Engenharias - Engenharia Elétrica - Telecomunicações
• Acordo de Cooperação: Universidad de Antioquia (UdeA)
• Pesquisador responsável: Eunezio Antonio de Souza
• Beneficiário: Eunezio Antonio de Souza
• Pesquisador Responsável no exterior: Juan Diego Zapata Caro
• Instituição Parceira no exterior: Universidad de Antioquia (UdeA), Colômbia
• Instituição Sede: Escola de Engenharia (EE). Universidade Presbiteriana Mackenzie (UPM). Instituto Presbiteriano Mackenzie. São Paulo , SP, Brasil
• Pesquisadores associados: Ana Maria Cardenas Soto ; David Steinberg ; Henrique Guimarães Rosa ; Jhon James Granada Torres ; Lúcia Akemi Miyazato Saito
• Assunto(s): Óptica e fotônica LED Materiais bidimensionais Heteroestruturas Sensoriamento
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: heteroestruturas bidimensionais | Led | materiais 2D | van der Waals | Óptica e Fotônica

Resumo

Heteroestruturas de Van der Waals (VDWH) feitas por deposição camada por camada de materiais bidimensionais (2D) como grafeno e dicalcogenetos de metais de transição (TMDs) são objeto de intensa pesquisa recente com uma ampla variedade de aplicações optoeletrônicas e fotônicas. Os grupos proponentes têm uma vasta experiência em materiais 2D totalmente em fibra baseados em absorvedores saturáveis. De fato, como um dos resultados da colaboração anterior entre UdeA-Mackenzie, demonstramos talvez o melhor (em termos de estabilidade e duração de pulso) laser de fibra de grafeno relatado até agora. Aqui, propomos os processos de projeto, montagem e caracterização, passando de uma ou poucas camadas de grafeno para um VDWH mais sofisticado com outros materiais 2D, onde as propriedades ópticas podem ser controladas eletronicamente. Neste projeto, investigaremos diodos optoeletrônicos emissores de luz (LEDs) compactos baseados em semicondutores 2D que encontram aplicações em (mas não limitados a) sistemas de comunicação óptica. O dispositivo tem em comum a capacidade de heteroestruturas de materiais 2D gerarem emissão de luz variando a densidade de carga (aplicando um sinal de tensão). Os nanomateriais 2D têm atraído atenção significativa devido às suas fascinantes propriedades ópticas e elétricas, especialmente o grupo de semicondutores dicalcogenetos de metais de transição (TMDs), que possuem estrutura de banda ajustável, transição eletrônica de banda direta, altas energias de exciton e fortes propriedades de conversão de frequência (segundo e terceira geração harmônica) em função do número de camadas, tornando-as candidatas potenciais para aplicações optoeletrônicas nas regiões espectrais da luz visível e infravermelha. Esses materiais apresentaram uma série de propriedades excitantes sendo responsáveis por desencadear estudos intensivos de dispositivos optoeletrônicos de última geração, como fotodetectores e LEDs. Para a última aplicação, as propriedades de emissão de luz, que incluem fotoluminescência (PL) e eletroluminescência (EL), podem ser moduladas e ajustadas por efeitos de substrato, temperatura, geometrias, arquitetura do dispositivo, método de injeção de corrente e dopagem eletrostática/química. Esta proposta pode contribuir muito para a engenharia de materiais 2D de transmissores ativos de alta velocidade ultracompactos (LEDs, lasers e moduladores), que são elementos cruciais de aplicações de telecomunicação e sensoriamento por ondas de luz. (AU)

Publicações científicas

(Referências obtidas automaticamente do Web of Science e do SciELO, por meio da informação sobre o financiamento pela FAPESP e o número do processo correspondente, incluída na publicação pelos autores)

BONANDO, MATHEUS GUITTI; MOREIRA, GABRIEL MONTE MOR; FERNANDES, NATHALIA MARIA MORAES; STEINBERG, DAVID; CADORE, ALISSON RONIERI; SILVA, CECILIA DE CARVALHO CASTRO; SAITO, LUCIA AKEMI MIYAZATO. The impact of different flexible substrates on the photothermal reduction quality of graphene oxide. NANOSCALE ADVANCES, v. 6, n. 18, p. 7-pg., 2024-07-17. (22/08932-9)

CASTRILLON, S. SERGIO; MARULANDA, A. ESTEBAN; STEINBERG, DAVID; PEREZ, ANDRES BETANCUR; BOTIA, JAVIER F.; CARDENAS, ANA M.; SAITO, LUCIA A. M.; DE SOUZA, E. A. THOROH; ZAPATA, JUAN D.. Switchable Dual-Band Generation of Femtosecond Pulses in a Mode-Locked Erbium-Doped Fiber Laser Based on Monolayer Graphene. Journal of Lightwave Technology, v. 42, n. 23, p. 9-pg., 2024-12-01. (22/08932-9)

MARTINEZ-SUAREZ, D. H.; ARAUJO, M. C. S.; STEINBERG, D.; SAITO, L. A. M.; DE SOUZA, E. A. THOROH; ZAPATA, J. D.. Study of supercontinuum generation from a mode-locked Erbium-doped fiber laser based on monolayer graphene saturable absorber. OPTICS AND LASER TECHNOLOGY, v. 174, p. 11-pg., 2024-01-23. (22/08932-9)