De nombreux systèmes compacts utilisant la technologie infrarouge moyen continuent de rencontrer des problèmes de compatibilité lors de l'intégration avec l'électronique conventionnelle. Le phosphore noir a attiré l'attention pour surmonter ces défis grâce à une grande variété d'utilisations dans les circuits photoniques.

Recherche publiée dans Examens de physique appliquée met en évidence le potentiel du matériau pour les dispositifs émergents allant de l'imagerie médicale à la surveillance de l'environnement.

Des scientifiques de l'Université nationale de Singapour ont passé en revue les travaux scientifiques menés jusqu'à présent sur l'utilisation du phosphore noir pour les puces optoélectroniques de nouvelle génération. Dans le journal, le groupe évalue les progrès des différents composants des puces, de la détection de la lumière à l'émission laser.

"L'extension de la longueur d'onde du proche infrarouge au moyen infrarouge permet des fonctions plus diversifiées au-delà de la communication et de l'informatique, " a déclaré l'auteur Kah-Wee Ang. " La détection est l'une des applications potentielles les plus importantes dans l'infrarouge moyen, car il sert à connecter le monde réel dans lequel nous vivons au système virtuel sur puce."

Le phosphore noir atteint sa polyvalence prometteuse grâce aux différentes manières dont il peut être manipulé en tant que matériau 2D. Ces caractéristiques le rendent attractif pour le domaine de l'optoélectronique, dans lequel les informations véhiculées à l'aide de puces électroniques conventionnelles sont combinées à une technologie émergente qui utilise des photons pour transmettre des informations.

Au-delà des usages de l'imagerie thermique, la technologie de l'infrarouge moyen peut être appliquée à l'identification des « empreintes digitales » moléculaires ou à l'utilisation de caractéristiques uniques des longueurs d'onde de l'infrarouge moyen pour analyser les structures et les mouvements en 3D afin de distinguer les objets fabriqués par l'homme des objets naturels.

« Si nous pouvions réaliser un système infrarouge moyen compact, nous pouvons être en mesure d'actualiser des applications, tels que la surveillance de la santé et la détection de gaz toxiques, avec une petite puce dans un appareil portatif, " a dit Ang.

En modifiant le nombre de couches, appliquer un champ électrique vertical et introduire un dopage chimique avec une relative facilité, le matériau peut ajuster efficacement les niveaux d'énergie des électrons aux besoins souhaités d'un appareil. Ce réglage précis pourrait jouer un rôle dans la modulation électro-optique qui serait nécessaire pour un calcul et une communication de données plus rapides, ainsi que la détection de signaux faibles et l'analyse spectrale.

Malgré sa promesse, la production à grande échelle de couches de phosphore noir d'épaisseur atomique reste un défi.

"Nous nous appuyons souvent sur l'exfoliation par ruban adhésif pour obtenir du phosphore noir en couche mince, qui n'est pas un processus entièrement reproductible, " a déclaré Ang. " Croissance à grande échelle, si atteint, serait une percée pour faire progresser la technologie à base de phosphore noir. »

Ang espère que l'examen aidera à cimenter le phosphore noir en tant que matériau essentiel dans les dispositifs optoélectroniques de prochaine génération dans les années à venir et cherche à continuer à travailler sur des prototypes de circuits compacts et hautes performances.