Des chercheurs créent le premier photodétecteur de matériau 2D efficace pour les longueurs d’onde des télécommunications –

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  • Les chercheurs ont découvert une nouvelle façon de concevoir des dispositifs optoélectroniques en étirant un matériau bidimensionnel au-dessus d’une plate-forme photonique en silicium. En utilisant cette méthode, inventée par une équipe dirigée par Volker Sorger, professeur à l’Université George Washington, les chercheurs ont démontré pour la première fois qu’un matériau 2D enroulé autour d’un guide d’ondes photonique au silicium à l’échelle nanométrique crée un nouveau photodétecteur qui peut fonctionner avec une grande efficacité à la technologie. longueur d’onde critique de 1550 nanomètres.

    Cette nouvelle photodétection peut faire progresser les communications et les systèmes informatiques futurs, en particulier dans des domaines émergents tels que l’apprentissage automatique et les réseaux de neurones artificiels.

    La demande de données toujours croissante des sociétés modernes nécessite une conversion plus efficace des signaux de données dans le domaine optique, de l’Internet par fibre optique aux appareils électroniques, comme un smartphone ou un ordinateur portable. Ce processus de conversion des signaux optiques en signaux électriques est effectué par un photodétecteur, un élément essentiel des réseaux optiques.

    Les matériaux 2D ont des propriétés scientifiques et technologiques pertinentes pour les photodétecteurs. En raison de leur forte absorption optique, la conception d’un photodétecteur à base de matériau 2D permettrait une photo-conversion améliorée, et donc une transmission de données et des télécommunications plus efficaces. Cependant, les matériaux semi-conducteurs 2D, tels que ceux de la famille des dichalcogénures de métaux de transition, ont, jusqu’à présent, été incapables de fonctionner efficacement aux longueurs d’onde de télécommunication en raison de leur grande bande interdite optique et de leur faible absorption.

    Strainoptronics apporte une solution à cette lacune et ajoute un outil d’ingénierie permettant aux chercheurs de modifier les propriétés électriques et optiques des matériaux 2D, et donc des photodétecteurs 2D à base de matériaux pionniers.

    Réalisant le potentiel de la stressoptronique, les chercheurs ont étiré une couche ultra-mince de tellurure de molybdène, un semi-conducteur en matériau 2D, sur un guide d’ondes photonique en silicium pour assembler un nouveau photodétecteur. Ils ont ensuite utilisé leur nouveau “bouton de commande” de contrainteoptronique pour modifier ses propriétés physiques afin de réduire la bande interdite électronique, permettant à l’appareil de fonctionner à des longueurs d’onde proches de l’infrarouge, à savoir à la longueur d’onde pertinente de télécommunication (bande C) d’environ 1550 nm.

    Les chercheurs ont noté un aspect intéressant de leur découverte: la quantité de contrainte que ces matériaux semi-conducteurs 2D peuvent supporter est significativement plus élevée par rapport aux matériaux en vrac pour une quantité donnée de contrainte. Ils notent également que ces nouveaux photodétecteurs 2D à base de matériaux sont 1000 fois plus sensibles que d’autres photodétecteurs utilisant du graphène. Les photodétecteurs capables d’une telle sensibilité extrême sont utiles non seulement pour les applications de communication de données mais également pour la détection médicale et peut-être même pour les systèmes d’information quantique.

    «Nous avons non seulement trouvé une nouvelle façon de concevoir un photodétecteur, mais également découvert une nouvelle méthodologie de conception pour les dispositifs optoélectroniques, que nous avons appelée« stressoptronique ». Ces dispositifs possèdent des propriétés uniques pour la communication optique de données et pour les réseaux de neurones artificiels photoniques émergents utilisés dans l’apprentissage automatique et l’IA », a déclaré Volker Sorger, professeur agrégé de génie électrique et informatique à GW.

    “Fait intéressant, contrairement aux matériaux en vrac, les matériaux bidimensionnels sont des candidats particulièrement prometteurs pour l’ingénierie de déformation car ils peuvent résister à de plus grandes quantités de déformation avant la rupture. Dans un proche avenir, nous voulons appliquer la déformation dynamiquement à de nombreux autres matériaux bidimensionnels dans l’espoir de trouver des possibilités infinies pour optimiser les dispositifs photoniques », a déclaré Rishi Maiti, stagiaire postdoctoral au département de génie électrique et informatique de GW.

    Source de l’histoire:

    Matériaux fourni par Université George Washington. Remarque: le contenu peut être modifié pour le style et la longueur.

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    Houssen Moshinaly

    Rédacteur web depuis 2009 et webmestre depuis 2011.

    Je m'intéresse à tous les sujets comme la politique, la culture, la géopolitique, l'économie ou la technologie. Toute information permettant d'éclairer mon esprit et donc, le vôtre, dans un monde obscur et à la dérive.

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