Un minéral découvert en Russie dans les années 1830, connu sous le nom de pérovskite, détient la clé de la prochaine étape des communications et de l'informatique ultra-rapides.

Des chercheurs des départements d'ingénierie électrique et informatique, de physique et d'astronomie de l'Université de l'Utah ont découvert qu'un type particulier de pérovskite, une combinaison d'un composé organique et inorganique qui a la même structure que le minéral d'origine, peuvent être superposés sur une plaquette de silicium pour créer un composant vital pour le système de communication du futur. Ce système utiliserait le spectre térahertz, la prochaine génération de bande passante de communication qui utilise la lumière au lieu de l'électricité pour transporter les données, permettant aux utilisateurs de téléphones portables et d'Internet de transférer des informations mille fois plus rapidement qu'aujourd'hui.

La nouvelle recherche, dirigé par le professeur de génie électrique et informatique de l'Université de l'Utah Ajay Nahata et le professeur distingué de physique et d'astronomie Valy Vardeny, a été publié lundi, 6 novembre dans la dernière édition de Communication Nature .

La gamme térahertz est une bande entre la lumière infrarouge et les ondes radio et utilise des fréquences qui couvrent la gamme de 100 gigahertz à 10, 000 gigahertz (un téléphone portable typique fonctionne à seulement 2,4 gigahertz). Les scientifiques étudient comment utiliser ces fréquences lumineuses pour transmettre des données en raison de leur énorme potentiel pour augmenter la vitesse des appareils tels que les modems Internet ou les téléphones portables.

Nahata et Vardeny ont découvert une pièce importante de ce puzzle :en déposant une forme spéciale de pérovskite multicouche sur une plaquette de silicium, ils peuvent moduler les ondes térahertz qui le traversent à l'aide d'une simple lampe halogène. La modulation de l'amplitude du rayonnement térahertz est importante car c'est ainsi que les données d'un tel système de communication seraient transmises.

Les tentatives précédentes pour le faire ont généralement nécessité l'utilisation d'un laser haute puissance. Ce qui rend cette démonstration différente, c'est que ce n'est pas seulement la puissance de la lampe qui permet cette modulation mais aussi la couleur spécifique de la lumière. Par conséquent, ils peuvent mettre différentes pérovskites sur un même substrat de silicium, où chaque région pourrait être contrôlée par différentes couleurs de la lampe. Ce n'est pas facilement possible lors de l'utilisation de semi-conducteurs conventionnels comme le silicium.

"Pensez-y comme la différence entre quelque chose qui est binaire et quelque chose qui a 10 étapes, " Nahata explique ce que cette nouvelle structure peut faire. " Le silicium ne répond qu'à la puissance du faisceau optique mais pas à la couleur. Cela vous donne plus de capacités pour réellement faire quelque chose, dire pour le traitement de l'information ou quoi que ce soit.

Non seulement cela ouvre la porte à la transformation des technologies térahertz en réalité - résultant en des systèmes de communication de nouvelle génération et une informatique mille fois plus rapide - mais le processus de superposition de pérovskites sur silicium est simple et peu coûteux en utilisant une méthode appelée "spin fonderie, " dans lequel le matériau est déposé sur la plaquette de silicium en faisant tourner la plaquette et en permettant à la force centrifuge de répartir uniformément la pérovskite.

Vardeny dit que ce qui est unique dans le type de pérovskite qu'ils utilisent, c'est qu'il s'agit à la fois d'un matériau inorganique comme la roche mais aussi organique comme un plastique, facilitant le dépôt sur silicium tout en ayant les propriétés optiques nécessaires pour rendre ce procédé possible.

"C'est un décalage, " a-t-il dit. " Ce que nous appelons un 'hybride'. "

Nahata dit qu'il faudra probablement encore au moins 10 ans avant que la technologie térahertz pour les communications et l'informatique ne soit utilisée dans les produits commerciaux, mais cette nouvelle recherche est une étape importante pour y arriver.

"Cette capacité de base est une étape importante vers l'obtention d'un système de communication à part entière, " dit Nahata. " Si vous voulez passer de ce que vous faites aujourd'hui en utilisant un modem et des communications sans fil standard, et puis aller mille fois plus vite, vous allez devoir changer radicalement la technologie."