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Transistor emissor
de luz pode revolucionar a eletrônica
Da Universidade de Illinois
Coloque o inventor do diodo emissor de luz e o responsável pelo
transistor mais rápido do mundo no mesmo laboratório de pesquisa e que idéias
brilhantes será possível obter? Uma resposta é um transistor emissor de luz
que poderia revolucionar a indústria da eletrônica.
Os professores Nick Holonyak Jr. e Milton Feng, da Universidade do Illinois em
Urbana-Champaign, descobriram um transistor emissor de luz que poderia fazer do
transistor o elemento fundamental da optoeletrônica, como já o é na eletrônica
convencional. Os cientistas anunciaram sua descoberta na edição de 5 de
janeiro da revista "Applied Physics Letters".
"Demonstramos emissões de luz da camada de base de um transistor bipolar
de heterojunção, e demonstramos que a intensidade da luz pode ser controlada
por meio de variações da corrente básica", disse Holonyak, professor de
Engenharia Elétrica e da Computação, e professor de Física na Universidade
do Illinois. Holonyak inventou o primeiro diodo emissor de luz de uso prático,
e o primeiro laser semicondutor que opera no espectro visível.
"O trabalho está em estágio inicial, de modo que ainda não se pode dizer
que aplicações a invenção poderia ter", disse Holonyak. "Mas um
transistor emissor de luz abre um rico domínio de circuitos integrados e
processamento de sinais de alta velocidade que envolve tanto sinais elétricos
quanto sinais ópticos".
Um transistor normalmente tem duas portas, uma de entrada e uma de saída.
"Nosso novo aparelho tem três portas -uma de entrada, uma de saída elétrica
e uma de saída óptica", explica Feng, professor de Engenharia Elétrica e
da Computação na Universidade do Illinois. "Isso significa que podemos
interconectar sinais elétricos e ópticos para fins de exibição ou comunicação".
Feng é o criador do maior transistor bipolar do mundo, um aparelho que opera na
freqüência de 509 gigahertz.
Walid Hafez, aluno de pós-graduação, montou o transistor emissor de luz no
Laboratório de Micro e Nanotecnologia da universidade. Ao contrário dos
transistores tradicionais, feitos de silício e germânio, os transistores
emissores de luz são feitos de fosfito de índio-gálio e arsenieto de gálio.
"Em um aparelho bipolar, há duas espécies de meio de carga injetados -elétrons
com carga negativa e buracos com carga positiva", disse Holonyak.
"Alguns desses meios de carga se recombinam rapidamente, sob o impulso de
uma corrente básica essencial às funções normais de um transistor".
O processo de recombinação no fosfito de índio-gálio e no arsenieto de gálio
também cria fótons infravermelhos, a "luz" nos transistores
emissores de luz criados pelos pesquisadores. "No passado, essa corrente básica
era encarada como elementos desperdiçado, e criadora de calor indesejado",
afirma Holonyak. "Nós demonstramos que, para determinada categoria de
transistor, a corrente básica cria luz que pode ser modulada à velocidade do
transistor".
Ainda que o processo de recombinação seja igual ao que acontece nos diodos
emissores de luz, os fótons dos transistores emissores de luz em geral são
gerados em condições de velocidade muito mais alta. Até agora, os
pesquisadores demonstraram a modulação das emissões de luz funcionando em
fase com uma corrente básica em transistores operando em freqüência de um
megahertz. Velocidades muito mais altas são vistas como certas.
"Em velocidades assim, as interconexões ópticas poderiam substituir o
cabeamento elétrico entre os componentes eletrônicos em uma placa de
circuito", disse Feng. O trabalho pode marcar o início de uma era em que fótons
são direcionados em torno de um chip, da mesma maneira que os elétrons são
manobrados em um chip convencional.
"Em retrospecto, pode-se dizer que as bases para esse projeto foram
estabelecidas mais de 56 anos atrás, com John Bardeen e Walter Brattain, que
criaram o primeiro transistor de germânio", disse Holonyak, que foi o
primeiro aluno de pós-graduação orientado por Bardeen. "Mas a recombinação
direta envolvendo um fóton é fraca, nos materiais derivados do germânio, e
John e Walter simplesmente não conseguiriam ver a luz -mesmo que estivessem
procurando por ela. Se John ainda fosse vivo e pudesse ver o novo aparelho,
daria um imenso sorriso".
Tradução: Paulo Migliacci
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