La lumière est plus économe en énergie et un moyen plus rapide de transférer des données que l'électricité. Jusqu'à maintenant, l'atténuation rapide des signaux lumineux dans les puces électroniques a empêché l'utilisation de la lumière comme source d'un signal d'information.

Avec une collaboration internationale, des chercheurs de l'université Aalto ont maintenant développé un amplificateur de taille nanométrique pour aider les signaux lumineux à se propager à travers des micropuces. Dans leur étude publiée dans Communication Nature , les chercheurs montrent que l'atténuation du signal peut être considérablement réduite lorsque les données sont transférées à l'intérieur d'une puce électronique, par exemple, d'un processeur à l'autre.

"Photonique, ou le transfert léger déjà largement utilisé dans les connexions internet, est de plus en plus utilisé par les systèmes à microcircuits, car la lumière est un moyen de transfert de données plus efficace et plus rapide que l'électricité. L'augmentation de l'information nécessite également une augmentation des performances. Augmenter les performances par des méthodes électroniques devient très difficile, c'est pourquoi nous nous tournons vers la photonique pour obtenir des réponses, " déclare le doctorant John Rönn.

Aide du dépôt de couche atomique

Les chercheurs ont fait leur percée à l'aide d'une invention finlandaise :la méthode de dépôt par couche atomique. Selon l'équipe, la méthode est idéale pour le traitement de divers types de microcircuits, car il joue un rôle important dans la fabrication des microprocesseurs d'aujourd'hui.

Jusque là, la méthode de dépôt par couche atomique a été principalement utilisée dans des applications électroniques. Cependant, l'étude récemment publiée indique que des applications possibles existent également en photonique. Dans le développement de la photonique, les nouveaux composants doivent également idéalement fonctionner à l'électricité, c'est-à-dire en électronique.

« Le silicium est un matériau clé en électronique, et c'est pourquoi il est également inclus dans nos amplificateurs de lumière avec l'élément d'amplification erbium, " dit Rönn.

"Les semi-conducteurs composés d'aujourd'hui, qui sont utilisés, par exemple, en technologie LED, peut également être utilisé efficacement dans l'amplification de la lumière. Cela étant dit, la plupart des semi-conducteurs composés ne sont pas compatibles avec le silicium, ce qui est un problème pour la production de masse."

L'étude a montré qu'un signal lumineux peut être potentiellement amplifié dans toutes sortes de structures et que la structure d'une micropuce n'est pas limitée à un type spécifique. Les résultats indiquent que le dépôt de couche atomique est une méthode prometteuse pour développer des processus photoniques sur micropuce.

"Notre collaboration internationale a fait une percée avec un composant :un amplificateur de taille nanométrique. L'amplification que nous avons obtenue était très importante. Mais nous aurons encore besoin de plus de composants avant que la lumière puisse complètement remplacer l'électricité dans les systèmes de transfert de données. Les premières applications possibles sont dans les nanolasers , et dans l'envoi et l'amplification des données, " dit le professeur Zhipei Sun.