Nouveaux capteurs infrarouges à base de germanium
La détection de la lumière infrarouge est essentielle dans un grand nombre de technologies, des télécommandes aux systèmes de mise au point automatique, en passant par les voitures autonomes et les casques de réalité virtuelle.
Des chercheurs de l’université d’Aalto ont mis au point un nouveau type de photodiode infrarouge qui, par rapport à d’autres composants à base de germanium, est 35 % plus sensible à 1,55 µm, la longueur d’onde clé pour les télécommunications. Il est important de noter que ce nouveau dispositif peut être fabriqué à l’aide des techniques de production actuelles, ce qui le rend très pratique pour l’adoption.
Il nous a fallu huit ans pour passer de l’idée à la validation du concept », explique Hele Savin, professeur à l’université d’Aalto.
L’idée de base est de fabriquer les photodiodes en utilisant du germanium au lieu de l’arséniure d’indium et de gallium. Les photodiodes au germanium sont moins chères et déjà entièrement compatibles avec le processus de fabrication des semiconducteurs. Cependant, il faut noter que jusqu’à présent, les photodiodes au germanium n’ont pas donné de bons résultats en termes de capture de la lumière infrarouge.
L’équipe de Savin a réussi à fabriquer des photodiodes en germanium qui captent la quasi-totalité de la lumière infrarouge reçue.
Les performances élevées ont été rendues possibles par la combinaison de plusieurs approches novatrices : l’élimination des pertes optiques à l’aide de nanostructures de surface et la minimisation des pertes électriques de deux manières différentes », explique Hanchen Liu, le chercheur doctorant qui a construit le dispositif de validation du concept.
Les tests de l’équipe ont montré que leur photodiode de validation du concept surpassait en réactivité non seulement les photodiodes au germanium existantes, mais aussi les photodiodes actuelles à l’arséniure d’indium et de gallium. La nouvelle technologie capture très efficacement les photons infrarouges et fonctionne bien sur une large gamme de longueurs d’onde. Les nouvelles photodiodes peuvent être facilement fabriquées dans les installations de production existantes et les chercheurs s’attendent à ce qu’elles puissent être directement intégrées dans de nombreuses technologies.
L’étude a été publiée le 1er janvier 2025 dans la revue Light : Science & Applications.
Lien vers l’article : www.nature.com/articles/s41377-024-01670-4
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