Une image au microscope du capteur de lumière montre le pic de photocourant tel qu'il provient de l'espace entre les nanofils Etch A Sketch (en noir). Les chercheurs de Pitt sont les premiers à créer un état solide, dispositif nanoélectronique à oxyde qui combine des capacités électriques et optiques sur une seule plate-forme.
(PhysOrg.com) -- Des chercheurs de l'Université de Pittsburgh ont créé un capteur de lumière à l'échelle nanométrique qui peut être combiné à des circuits électroniques de taille proche de l'atome pour produire des dispositifs optiques et électroniques hybrides dotés de nouvelles fonctionnalités. L'équipe, qui impliquait également des chercheurs de l'Université du Wisconsin à Madison, rapports dans Photonique de la nature que le développement surmonte l'un des défis les plus redoutables de la nanotechnologie.
Le groupe, dirigé par Jeremy Levy, professeur de physique et d'astronomie à la Pitt's School of Arts and Sciences, fabriqué un dispositif photonique de moins de 4 nanomètres de large, permettant une interaction photonique à la demande avec des objets aussi petits que des molécules simples ou des points quantiques. Dans une autre première, le petit appareil peut être réglé électriquement pour modifier sa sensibilité aux différentes couleurs du spectre visible, ce qui peut renoncer au besoin de filtres de lumière séparés que d'autres capteurs nécessitent généralement. Levy a travaillé avec le chercheur postdoctoral et auteur principal de Pitt, Patrick Irvin, chercheurs postdoctoraux Daniela Bogorin et Cheng Cen, et Yanjun Ma, étudiant diplômé de Pitt. L'équipe comprenait également des chercheurs de l'Université du Wisconsin-Madison, Chang-Beom Eom, professeur de science et génie des matériaux, et les associés de recherche Chung Wung Bark et Chad Folkman.
Les chercheurs ont produit les dispositifs photoniques via une plate-forme nanoélectronique réinscriptible développée dans le laboratoire de Levy qui fonctionne comme un Etch A Sketch microscopique, le jouet de dessin qui l'a initialement inspiré. Sa technique, signalé pour la première fois en Matériaux naturels en mars 2008, est une méthode pour basculer un cristal d'oxyde entre les états isolant et conducteur. L'application d'une tension positive à la sonde conductrice pointue d'un microscope à force atomique crée des fils conducteurs de seulement quelques nanomètres de large à l'interface de deux isolants :une couche d'aluminate de lanthane de 1,2 nanomètre d'épaisseur cultivée sur un substrat de titanate de strontium. Les nanofils conducteurs peuvent ensuite être effacés avec une tension inverse, rendre l'interface un isolant une fois de plus.
En février 2009, Levy a rapporté dans Science que sa plate-forme pourrait être utilisée pour sculpter un dispositif de mémoire haute densité et un transistor appelé "SketchFET" avec des caractéristiques d'à peine deux nanomètres.
Dans ce travail récent, Levy et ses collègues ont démontré une méthode robuste pour incorporer la sensibilité à la lumière dans ces circuits électroniques, utilisant les mêmes techniques et matériaux. Les dispositifs photoniques génèrent, guider, ou détecter les ondes lumineuses pour une variété d'applications, dit Lévy. La lumière est remarquablement sensible aux propriétés d'objets nanométriques tels que des molécules uniques ou des points quantiques, mais l'intégration de dispositifs photoniques à nanofils et nanotubes semi-conducteurs avec d'autres éléments de circuits électroniques a toujours été un défi.
"Ces résultats pourraient ouvrir de nouvelles possibilités pour des dispositifs capables de détecter des propriétés optiques à l'échelle nanométrique et de fournir ces informations sous forme électronique, ", a déclaré Lévy.
