Les photodétecteurs pour la conversion de signaux optiques en signaux électroniques utilisent généralement des mais des matériaux coûteux autres que le silicium. Une nouvelle approche utilise des trous coniques dans le silicium pour piéger les photons et les envoyer latéralement à travers une plaquette de silicium, augmenter l'efficacité. L'approche permet une haute efficacité, photodétecteurs à grande vitesse qui pourraient être moins chers et plus efficaces pour une utilisation dans les centres de données. Crédit :Saif Islam, UC Davis
De minuscules "trous noirs" sur une plaquette de silicium constituent un nouveau type de photodétecteur qui pourrait déplacer plus de données à moindre coût dans le monde entier ou dans un centre de données. La technologie, développé par des ingénieurs électriciens de l'Université de Californie, Davis, et les appareils W&WSens, Inc. de Los Altos, Californie, une startup de la Silicon Valley, est décrit dans un article publié le 3 avril dans la revue Photonique de la nature .
"Nous essayons de tirer parti du silicium pour quelque chose que le silicium ne peut généralement pas faire, " a déclaré Saïf Islam, professeur de génie électrique et informatique à l'UC Davis, qui co-dirigent le projet avec les collaborateurs de W&WSens Devices, Inc. Les dispositifs photodétecteurs à grande vitesse existants utilisent des matériaux tels que l'arséniure de gallium. « Si nous n'avons pas besoin d'ajouter des composants sans silicium et pouvons intégrer de manière monolithique l'électronique dans une seule puce de silicium, les récepteurs deviennent beaucoup moins chers."
Le nouveau détecteur utilise des trous coniques dans une plaquette de silicium pour détourner les photons latéralement, en préservant la vitesse du silicium en couche mince et l'efficacité d'une couche plus épaisse. Jusque là, Le groupe d'Islam a construit un photodétecteur expérimental et une cellule solaire utilisant la nouvelle technologie. Le photodétecteur peut convertir les données optiques en électroniques à 20 gigaoctets par seconde (ou 25 milliards de bits par seconde, plus de 200 fois plus rapide que votre modem câble) avec une efficacité quantique de 50 %, le plus rapide à ce jour pour un appareil de cette efficacité.
Les centres de données ont besoin de connexions rapides
La croissance des centres de données qui alimentent le "cloud" Internet a créé une demande d'appareils pour déplacer de grandes quantités de données, très vite, sur de courtes distances de quelques mètres à plusieurs centaines de mètres. De telles connexions pourraient également être utilisées pour les connexions à domicile à haut débit, dit l'Islam.
Lorsque les informaticiens veulent déplacer de grandes quantités de données très rapidement, que ce soit à travers le monde ou à travers un centre de données, ils utilisent des câbles à fibres optiques qui transmettent les données sous forme d'impulsions lumineuses. Mais ces signaux doivent être convertis en impulsions électroniques à la réception par un photodétecteur. Vous pouvez utiliser le silicium comme photodétecteur - les photons entrants génèrent un flux d'électrons. Mais il y a un compromis entre vitesse et efficacité. Pour capturer la plupart des photons, le morceau de silicium doit être épais, et cela le rend relativement lent. Amincissez le silicium pour qu'il fonctionne plus rapidement, et trop de photons se perdent.
