NEC desenvolve o primeiro sensor de imagem por infravermelhos sem arrefecimento e de alta sensibilidade com utilização de nanotubos de carbono

NEC desenvolve o primeiro sensor de imagem por infravermelhos sem arrefecimento e de alta sensibilidade com utilização de nanotubos de carbono

- Sensibilidade três vezes superior aos sensores convencionais de imagem por infravermelhos sem arrefecimento –

A NEC Corporation (NEC; TSE: 6701) desenvolveu com sucesso pela primeira vez a nível mundial, um sensor de imagem por infravermelhos sem arrefecimento e de alta sensibilidade, que usa nanotubos de carbono (CNT) de elevada pureza e capacidade semicondutora, na área de deteção de infravermelhos. Isto foi conseguido através da utilização de uma tecnologia de extração exclusiva da NEC. A NEC continuará a trabalhar para facultar a aplicação prática deste sensor de imagem em 2025.

Os sensores de imagem por infravermelhos convertem os raios infravermelhos em sinais elétricos para adquirir a informação necessária e conseguem detetar raios infravermelhos emitidos por pessoas e objetos, mesmo no escuro. Por esse motivo, os sensores de imagem por infravermelhos são utilizados em vários domínios, de modo a oferecer uma infraestrutura social segura e protegida, como a visão noturna para apoiar a condução de automóveis no escuro, sistemas de apoio à navegação de aeronaves e câmaras de segurança.

Existem dois tipos de sensores de imagem por infravermelhos, os de tipo “com arrefecimento", que funcionam a temperaturas extremamente baixas, e os de tipo “sem arrefecimento", que funcionam próximos da temperatura ambiente. O sensor com arrefecimento é altamente sensível e reativo, mas requer um arrefecedor, que é volumoso, caro, consome muita eletricidade e requer manutenção regular. Por outro lado, o sensor sem arrefecimento não necessita de um arrefecedor, o que lhe permite ser compacto, barato e consumir pouca energia, no entanto apresenta como problemas uma sensibilidade e resolução inferiores aos sensores do tipo com arrefecimento.

(esquerda) Micrografia eletrónica e imagem de CNTs de parede simples

(direita) Imagem de microscópio atómico de uma película de CNT de elevada pureza com capacidade semicondutora

Em 1991, a NEC descobriu os CNTs pela primeira vez a nível mundial e é atualmente líder na investigação e desenvolvimento relacionados com a nanotecnologia. Em 2018, a NEC desenvolveu uma tecnologia própria para extrair apenas CNT com capacidade semicondutora e com elevado grau de pureza a partir de CNT de parede simples que apresentam uma mistura de capacidades metálicas e semicondutoras. A NEC descobriu então que as películas finas de CNTs do tipo semicondutor extraídas com esta tecnologia têm um grande coeficiente de resistência à temperatura (TCR) próximo da temperatura ambiente.

O sensor de imagem por infravermelhos agora desenvolvido é o resultado destas realizações e conhecimentos. A NEC aplicou CNTs do tipo semicondutor com base na sua tecnologia proprietária, os quais apresentam um TCR elevado, que é um índice importante para obtenção de uma sensibilidade elevada. Como resultado, o novo sensor atinge uma sensibilidade três vezes superior à dos sensores convencionais de imagem por infravermelhos sem arrefecimento, que utilizam óxido de vanádio ou silício amorfo.

A estrutura do novo dispositivo foi obtida através da combinação da estrutura de separação térmica utilizada nos sensores de imagem por infravermelhos sem arrefecimento, da tecnologia de dispositivos MEMS (Micro Electro Mechanical Systems) utilizada para realizar esta estrutura e da tecnologia de impressão e fabrico de CNT utilizada ao longo de muitos anos para transístores impressos, etc. Como resultado, a NEC conseguiu operar um sensor de imagem de infravermelhos sem arrefecimento e de alta definição, de 640 x 480 pixéis, através da disposição dos componentes da estrutura em arrays.

(Esquerda) Estrutura do dispositivo

(Direita) Fotografia do dispositivo de infravermelhos CNT disposto por arrays

Parte deste trabalho foi realizado em colaboração com o Instituto Nacional de Ciência e Tecnologia Industrial Avançada do Japão (AIST). Para além disso, parte desta realização foi apoiada pelo JPJ004596, um programa de promoção de investigação de tecnologia de segurança conduzido pela Agência de Aquisição, Tecnologia e Logística (ATLA) do Japão.

No futuro, a NEC continuará a sua investigação e desenvolvimento para fazer avançar ainda mais as tecnologias de sensores de imagem por infravermelhos e para criar produtos e serviços que possam contribuir para vários campos e áreas da sociedade.