Vers des processeurs optiques moins gourmands en énergie ?
Publié le 2015-02-01
Une équipe scientifique internationale a mis au point le premier semi-conducteur laser à base d'étain et de germanium. Le centre de recherche allemand de Jülich et l'institut suisse Paul Scherrer ont coordonné les travaux, publiés dans la revue Nature Photonics.

Pour bien comprendre cette avancée, il est nécessaire de rappeler certains principes.

Tout d'abord, il est important de savoir que le silicium, qui constitue l'élément de base des supports informatiques. Or le silicium est un élément du groupe IV de la table périodique des éléments.

À ce titre, il partage un certain nombre de propriété avec les éléments du groupe IV, ce qui simplifie l'intégration d'éléments tels que le germanium à un substrat de silicium. Cependant, le germanium seul constitue un semi-conducteur indirect, ce qui limite grandement l'efficacité énergétique de ces composants.

D'autres composés chimiques, comme l'arséniure de gallium, constituent des semiconducteursdirects, mais du fait de propriétés chimiques différentes, leur intégration au silicium est plus difficile, et les conflits entre les propriétés physiques des éléments du groupe IV et de l'arséniure de gallium (groupe IIIV) limite la durée de vie des composants ainsi créés.

Or, l'introduction d'un peu plus de 10% d'étain au sein du germanium permet à l'alliage de présenter les caractéristiques d'un semi-conducteur direct.

Des progrès et optimisations doivent encore être effectués pour permettre une utilisation industrielle, mais la perspective de voir des processeurs optiques fonctionner à température ambiante et sans perte de chaleur permettrait d'explorer de nouvelles applications et de réaliser de sérieuses économies d'énergie.

Lien du communiqué de presse du centre Jülich


Représentation du laser étain-germanium sur substrat de silicium