Des chercheurs en génie électrique ont augmenté la température de fonctionnement d'un nouveau laser à semi-conducteur prometteur sur substrat de silicium, en le rapprochant d'une éventuelle application commerciale.

Le développement d'un laser "à pompage optique", en étain germanium cultivé sur des substrats de silicium, pourrait conduire à une vitesse de micro-traitement plus rapide des puces informatiques, capteurs, appareils photo et autres appareils électroniques, à un coût bien inférieur.

"En un laps de temps relativement court—environ deux ans—nous sommes passés de 110 Kelvin à une température record de 270K, " dit Shui-Qing " Pêcheur " Yu, professeur agrégé de génie électrique. « Nous sommes maintenant très proches du fonctionnement à température ambiante et nous nous dirigeons rapidement vers l'application d'un matériau qui peut augmenter considérablement la vitesse de traitement avec une consommation d'énergie bien moindre. »

Yu dirige une équipe multi-institutionnelle de chercheurs sur le développement d'un laser injecté de lumière, semblable à une injection de courant électrique. Le laser amélioré couvre une plage de longueurs d'onde plus large, de 2 à 3 micromètres, et utilise un seuil laser inférieur, tout en étant capable de fonctionner à 270 Kelvin, qui est d'environ 26 Farenheit.

"L'amélioration est basée sur un simple, structure pourtant délicate, " dit par Yiyin Zhou, doctorant dans le programme Microélectronique-Photonique, auteur principal de l'article et membre du groupe de recherche de Yu. "Grâce à la technique de croissance épitaxiale mature, nous pourrions obtenir l'alliage de haute qualité avec une teneur en étain pouvant atteindre 20 pour cent, qui est la clé majeure de l'accomplissement actuel."

L'étain germanium exploite une émission lumineuse efficace, une caractéristique que le silicium, le semi-conducteur standard pour les puces informatiques, ne peut pas faire. Yu et d'autres chercheurs en matériaux se sont concentrés sur la croissance de l'étain au germanium sur des substrats de silicium pour construire une "superpuce" optoélectronique capable de transmettre des données beaucoup plus rapidement que les puces actuelles. En 2016, Yu et ses collègues ont rapporté la fabrication de leur première génération, laser à pompage optique.

La gamme de longueurs d'onde plus large signifie potentiellement plus de capacité à transmettre des données, et un seuil laser inférieur et une température de fonctionnement plus élevée facilitent une consommation d'énergie inférieure, ce qui réduit les coûts et contribue à la simplicité de conception.

S'intègre facilement dans les circuits électroniques, tels que ceux trouvés dans les puces informatiques et les capteurs, l'étain germanium en tant que matériau semi-conducteur pourrait conduire au développement de produits à faible coût, poids léger, composants électroniques compacts et à faible consommation d'énergie qui utilisent la lumière pour la transmission et la détection d'informations.

Les nouvelles découvertes ont été rapportées dans ACS Photonique .