ITMO a créé un commutateur optique ultra-compact : il est 100 fois plus petit qu'une longueur d'onde

Des chercheurs du nouvel institut physique et technique de l'Université ITMO de Saint-Pétersbourg et de l'Université des sciences et

technologies de la Corée du Sud se sont développéescommutateur optique ultra-compact. Un dispositif à base d'excitons peut être intégré à la microélectronique traditionnelle et utilisé pour augmenter la vitesse de traitement des données, y compris dans les ordinateurs quantiques.

Le commutateur optique se compose de deuxdes couches atomiquement minces de semi-conducteurs superposées les unes aux autres, placées dans un nanorésonateur de particules d'or. En irradiant un tel transistor avec un laser, les chercheurs ont fait passer les états d'excitons dans le système de 0 à 1 et inversement. Un exciton est une quasi-particule qui représente une excitation électronique dans un diélectrique, un semi-conducteur ou un métal.

Lorsque l'appareil est exposé à la lumière d'unun certain front de phase, il bascule entre un rayonnement à deux longueurs d'onde différentes. Ceci est réalisé en contrôlant les quasi-particules d'excitons. Ils peuvent être répartis différemment dans le nanorésonateur (situé en son centre ou le long des bords) et, par conséquent, rayonner différemment.

Vasily Kravtsov, co-auteur de l'étude, chercheur principal au New Institute of Physics and Technology, ITMO

Les chercheurs ont utilisé deux dimensionshétérostructures semi-conductrices en combinaison avec un résonateur plasmonique. Selon les développeurs, c'est ce qui a permis de réduire significativement la taille du switch. Il est 100 fois plus petit que la longueur d'onde de la lumière sur laquelle il travaille.

Le principe de fonctionnement de l'interrupteur. Image : Yeonjeong Koo et al., ACS Nano

Utilisation de l'optoélectronique au lieu des classiquesLes transistors sont considérés comme une voie prometteuse : cette approche est moins énergivore et permet d'effectuer rapidement des opérations logiques sans perdre de données. Mais généralement, les dimensions des appareils commutés par la lumière sont comparables à sa longueur d'onde, ce qui empêche leur intégration avec d'autres appareils électroniques sur une puce.

De nouveaux dispositifs miniatures aideront à surmonter cette limitation. Pour faire évoluer la technologie, les scientifiques travaillent à la création d'hétérostructures bidimensionnelles de plus de 100 microns.

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