Le plus petit laser à semi-conducteur au monde

La miniaturisation des lasers à semi-conducteurs mobilise de très nombreux chercheurs à travers le monde : elle semble en effet être l’une des nombreuses clefs permettant d’accéder à un univers de technologies photoniques plus rapides, plus petites et moins gourmandes en énergie. En première ligne, viennent les processeurs informatiques ultrarapides, les biocapteurs à haute sensibilité impliqués dans la détection, le traitement et l’étude des maladies, ainsi que la future génération des technologies de communication.

De tels appareils photoniques pourraient utiliser les nano-lasers pour générer des signaux optiques – et transmettre de l’information – et avoir ainsi le potentiel pour remplacer nos bons vieux circuits électroniques. Mais leur taille, ainsi que leur performance, ont longtemps été restreintes par la limite de diffraction tridimensionnelle.

Laser à semi-conducteur

Dans un article publié dans la célèbre revue américaine, Science, daté de cette semaine, un groupe de chercheurs de l’université du Texas, à Austin, épaulés par leurs confrères taïwanais et chinois, sont parvenus à développer un laser à semi-conducteur, présenté comme étant le plus petit au monde. Contrairement à un laser traditionnel, le milieu excité par le passage d’un courant électrique est ici constitué d’un semi-conducteur. Ne nécessitant pas de cavité optique, le résultat est alors un laser très compact, utilisé aussi bien dans les lecteurs de DVD que dans les pointeurs, utilisés encore comme excitateurs dans les lasers à impulsions ultracourtes.

« Le nanolaser que nous avons développé fait fi de la limite de diffraction tridimensionnelle », explique Chih-Kang « Ken » Shih, professeur de physique à l’université du Texas et responsable du projet. « Nous pensons que cette découverte peut avoir un large impact sur les nanotechnologies » ajoute-t-elle.

Lisse au niveau atomique

Le laser, émettant une lumière verdâtre, est composé de nitrure de gallium, un semi-conducteur à large bande interdite, partiellement couplé et « rempli » par un nitrure similaire, le nitrure de gallium indium, tout deux utilisés dans la fabrication des DEL. La nanotige ainsi formée est placée au dessus d’une fine couche isolante de silicone, elle-même couvrant un film d’argent, extrêmement lisse au niveau atomique.

C’est ce caractère lisse au niveau atomique qui conférerait au matériau ses qualités, permettant notamment de fabriquer des appareils photoniques ne perdant pas de plasmons, selon le professeur Shih qui aurait travaillé pendant une quinzaine d’années à perfectionner celui-ci. « Les structures atomiquement lisses sont fortement recommandées si l’on veut garder un faible niveau de perte d’informations », précise-t-elle encore.

Par Moonzur Rahman, journaliste scientifique

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