En tant qu'étape importante vers l'intégration du graphène dans la photonique sur silicium, des chercheurs du Graphene Flagship ont publié un article qui montre comment le graphène peut fournir une solution simple pour la photodétection du silicium dans les longueurs d'onde des télécommunications. Publié dans Lettres nano , cette recherche passionnante est une collaboration entre l'Université de Cambridge (Royaume-Uni), L'Université hébraïque (Israël) et l'Université John Hopkins (États-Unis).

La mission du Graphene Flagship est de traduire le graphène hors du laboratoire académique, dans l'industrie et dans la société. Cet objectif large et ambitieux a été au premier plan des choix faits pour diriger le Flagship; il se concentre sur des domaines problématiques réels où il peut faire une réelle différence, comme dans les communications optiques.

Les communications optiques sont de plus en plus importantes car elles ont le potentiel de résoudre l'un des plus grands problèmes de notre ère de l'information :la consommation d'énergie. Presque tout ce que nous faisons dans la vie quotidienne consomme des informations et toutes ces informations sont alimentées par l'énergie. Si nous voulons de plus en plus d'informations, nous avons besoin de plus en plus d'énergie. Dans le futur proche, les principaux consommateurs de trafic de données seront la communication de machine à machine et l'Internet des objets (IoT).

Pour activer l'IoT et le niveau d'information qu'il requiert, la photonique sur silicium actuelle a un problème :elle a besoin de dix fois plus d'énergie que nous ne pouvons en fournir. Donc, si nous voulons ce nouveau, ère Internet améliorée, nouvelle technologie, Des solutions écoénergétiques doivent être trouvées. C'est pourquoi l'orientation vers la communication optique basée sur le graphène est si importante.

Au cours des dernières années, les communications optiques ont augmenté leur viabilité par rapport aux interconnexions électroniques standard à base de métal. Le photodétecteur à base de silicium actuel utilisé dans les communications optiques pose un problème majeur lorsqu'il s'agit de détecter des données dans le proche infrarouge, qui est la gamme utilisée pour les télécommunications. L'industrie des télécommunications a surmonté ce problème en intégrant des absorbeurs de germanium aux dispositifs photoniques au silicium standard. Ils ont pu fabriquer des appareils entièrement fonctionnels sur des puces en utilisant ce processus. Cependant, ce processus est complexe.

Dans le nouveau journal, Le graphène est interfacé avec du silicium sur puce pour fabriquer des photodétecteurs à barrière Schottky à haute réactivité. Ces photodétecteurs à base de graphène atteignent une sensibilité de 0,37A/W à 1,55μm en utilisant la multiplication par avalanche. Cette haute réactivité est comparable à celle des détecteurs Silicium Germanium actuellement utilisés en photonique silicium.

Prof. Andrea Ferrari du Cambridge Graphene Centre, qui est également le responsable de la science et de la technologie et le président du comité de gestion du projet phare en graphène ; "C'est un résultat significatif qui prouve que le graphène peut rivaliser avec l'état de l'art actuel en produisant des dispositifs qui peuvent être fabriqués plus simplement, bon marché et fonctionnent à différentes longueurs d'onde. ouvrant ainsi la voie à la photonique sur silicium intégrée au graphène. »

Dr Ilya Goykhman, de l'Université de Cambridge, et l'auteur principal de l'article, mentionné; "La vision ici est que le graphène joue un rôle important dans l'activation des technologies de communication optique. C'est un premier pas dans cette direction, et, au cours des deux prochaines années, l'objectif des modules de travail d'intégration à l'échelle de la tranche et d'optoélectronique du Flagship est de vraiment y arriver".

Pour en savoir plus sur le Graphene Flagship et son approche collaborative de la recherche, Le professeur Ferrari a commenté :« Le graphène peut battre la technologie photonique sur silicium actuelle en termes de consommation d'énergie. Le Graphene Flagship investit beaucoup de ressources dans l'intégration à l'échelle des tranches avec la création d'un nouveau Work Package. Nous avons identifié une vision, où le graphène est l'épine dorsale de la communication de données, et nous prévoyons d'avoir une banque de télécommunications capable de transférer 4x28 Go/s d'ici 2018. La recherche dans ce Lettres nano papier est la première étape vers la réalisation de cette vision, dont l'importance est clairement reconnue par des sociétés telles qu'Ericsson et Alcatel-Lucent qui ont rejoint le Flagship pour contribuer à son développement."

« Nous avons montré le potentiel du détecteur, mais nous devons également produire un modulateur à base de graphène pour avoir une pleine, système de télécommunications optiques à basse énergie et le Flagship travaille dur sur ce problème. Le Flagship a rassemblé les bonnes personnes au bon endroit au bon moment pour travailler ensemble vers cet objectif. L'Europe sera à la pointe de cette technologie. C'est un grand défi, et une grande opportunité pour l'Europe, comme la valeur ajoutée des appareils est si élevée, il sera rentable de fabriquer l'appareil en Europe - en gardant la valeur de la technologie au sein de la communauté européenne, " a déclaré le professeur Ferrari.