« Faire pousser » des nanolasers sur du silicium

L’Université de Berkeley vient de publier un papier scientifique dans la revue Nature Photonics qui décrie une méthode permettant de « faire pousser des nanolasers directement sur une surface en silicium ».

Combiner des matériaux incompatibles

Les recherches qui tentent de créer des liens photoniques entre les éléments d’un processeur, en lieu et place aux liens électroniques, ne sont pas nouvelles. Intel et IBM, entre autres, en parlent depuis longtemps.

Pour générer de la lumière, les scientifiques utilisent des semiconducteurs appartenant au groupe III-V au lieu du silicium qui fait partie des cristallogènes (groupe IV). Ainsi, le laser des lecteurs Blu-ray est constitué de nitrure de gallium et les LED qui peuplent nos écrans utilisent du phosphure de gallium-indium pour les couleurs orange et rouge et du nitrure de gallium-indium pour les bleus et les verts.

Le problème, selon Berkeley, vient lorsque les scientifiques tentent de « marier » des semiconducteurs du groupe III-V avec du silicium pour concevoir une seule puce optoélectronique. En schématisant, la structure atomique de ces deux matériaux les rend incompatibles.

Des avancées importantes

Les recherches californiennes ont permis de poser des piliers d’arséniure de gallium-indium sur une couche de silicium. Ils ont réussi à le faire à une température de 400 °C, ce qui est important, car généralement, ce genre de processus demande des températures de 700 °C incompatibles avec le silicium.

Les scientifiques ont utilisé des méthodes similaires à celles employées pour la fabrication de panneaux solaires ou de LED. Il est donc permis d’envisager de porter cette technique à grande échelle pour la fabrication en masse de puces éléctrophotonique. Les performances sont aussi intéressantes puisqu’il est possible de générer un laser d’une longueur d’onde de 950 nm à température ambiante. De plus, le fait de pouvoir apposer le laser directement sur le silicium améliore nettement son rendement.

La coque du laser a un diamètre de 500 nm, ce qui reste imposant alors que les demi-pitchs de transistors avoisinent aujourd’hui les 30 nm. Enfin, personne ne parle encore de commercialisation, car si les résultats sont très prometteurs, une adaptation pour intégrer cette technologie dans les usines actuelles ne sera pas une mince affaire.

Ces recherches ont été en partie financées par le département américain de la défense.