Des phototransistors des milliards de fois plus sensibles
Publié par Adrien le 18/06/2012 à 00:00
Source: BE Espagne numéro 116 (15/06/2012) - Ambassade de France en Espagne / ADIT - http://www.bulletins-electroniques.com/ ... /70303.htm
Illustration: Université de Manchester / Chris Ewels
En combinant une couche de graphène avec des quantum dots (points quantiques), des chercheurs de l'Institut de Ciencies Fotoniques (ICFO) ont mis au point des phototransistors radicalement plus sensibles que ceux à base de silicium employés actuellement. Ces nouveaux composants pourraient venir rapidement révolutionner les capacités en photodétection avec des applications très large allant de l'optoélectronique à l'imagerie médicale (L'imagerie médicale regroupe les moyens d'acquisition et de restitution d'images à partir de différents phénomènes physiques (Résonance...).


Couche de graphène.

Le graphène était déjà en lice pour la production de phototransistors. Mais, jusqu'à présent, un facteur limitait les performances des solutions utilisant ce matériau (Un matériau est une matière d'origine naturelle ou artificielle que l'homme façonne pour en faire des objets. C'est donc une matière de base sélectionnée en raison...). Pour obtenir un signal ( Termes généraux Un signal est un message simplifié et généralement codé. Il existe sous forme d'objets ayant des formes particulières. Les signaux lumineux sont employés...) détectable, il faut que l'énergie (Dans le sens commun l'énergie désigne tout ce qui permet d'effectuer un travail, fabriquer de la chaleur, de la lumière, de produire un mouvement.) lumineuse soit convertie en courant électrique (Un courant électrique est un déplacement d'ensemble de porteurs de charge électrique, généralement des électrons, au sein d'un matériau conducteur. Ces déplacements sont imposés par...) conséquent. C'est ce qui se passe actuellement dans les photomultiplicateurs où l'arrivée d'un photon (En physique des particules, le photon est la particule élémentaire médiatrice de l'interaction électromagnétique. Autrement dit, lorsque deux particules chargées électriquement...) va conduire à un effet en cascade produisant un courant d'électron (L'électron est une particule élémentaire de la famille des leptons, et possèdant une charge électrique élémentaire de signe négatif. C'est un des composants de l'atome.) détectable. La reproduction (La Reproduction. Eléments pour une théorie du système d'enseignement est un ouvrage de sociologie co-écrit par Pierre Bourdieu et Jean-Claude Passeron paru en...) de ces cascades électroniques posait problème.

Pour surpasser cette limitation, Gerasimos Konstantatos et Frank Koppens de l'ICFO ont couplé le graphène avec des quantum (En physique, un quantum (mot latin signifiant « combien » et qui s'écrit « quanta » au pluriel) représente la plus petite mesure indivisible, que ce soit...) dots - des nanocristaux - de sulphure de plomb (Le plomb est un élément chimique de la famille des cristallogènes, de symbole Pb et de numéro atomique 82. Le mot et le symbole viennent du latin plumbum.). Ce sont ces cristaux qui convertissent l'énergie lumineuse reçue en flux (Le mot flux (du latin fluxus, écoulement) désigne en général un ensemble d'éléments (informations / données, énergie, matière, ...) évoluant dans un sens commun. Plus précisément le terme est...) d'électrons. Le couplage permet d'obtenir 100 millions d'électrons à partir de la détection d'un seul photon de lumière (La lumière est l'ensemble des ondes électromagnétiques visibles par l'œil humain, c'est-à-dire comprises dans des longueurs d'onde de...), autorisant une détection très sensible. De plus, les quantums dots peuvent être modifiés pour détecter des ondes (Une onde est la propagation d'une perturbation produisant sur son passage une variation réversible de propriétés physiques locales. Elle transporte de l'énergie sans transporter de...) électromagnétiques allant du visible à l'infrarouge (Le rayonnement infrarouge (IR) est un rayonnement électromagnétique d'une longueur d'onde supérieure à celle de la lumière visible mais plus courte que celle des micro-ondes.).

Cette découverte viendrait renouveler en profondeur l'industrie de la photodétection en proposant des dispositifs très sensibles à des coûts très faibles par rapport à ceux du marché actuel. Les dispositifs à base de graphène seraient aussi beaucoup plus résistants légers et flexibles. De quoi multiplier les applications pour tous les dispositifs de capture (Une capture, dans le domaine de l'astronautique, est un processus par lequel un objet céleste, qui passe au voisinage d'un astre, est retenu dans la gravisphère de ce dernier. La capture...) d'image, des appareils photos aux téléphones et aux tablettes.

Les progrès les plus attendus pourraient concerner l'imagerie (L’imagerie consiste d'abord en la fabrication et le commerce des images physiques qui représentent des êtres ou des choses. La fabrication se faisait...) biomédicale et la vision nocturne. Un autre domaine clé pouvant bénéficier de cette innovation serait l'optoélectronique, c'est à dire les dispositifs électroniques traduisant l'information lumineuse en courant électrique, support de toutes les communications à base de fibre optique (Une fibre optique est un fil en verre ou en plastique très fin qui a la propriété de conduire la lumière et sert dans les transmissions terrestres et océaniques de données. Elle offre un...).
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