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Paris, le 14 juin 2012

Emission des nanotubes de carbone dans le silicium


Des chercheurs de l'Institut d'Electronique Fondamentale (CNRS/Université Paris-Sud 11) ont utilisé un nouveau matériau photonique, les nanotubes de carbone,  pour les intégrer avec la filière silicium, qui apporte de nouvelles fonctions au silicium et s’intègre plutôt facilement avec les procédés de fabrication actuels. Ils ont proposé une voie pour intégrer les nanotubes de carbone avec la photonique silicium. Les couplages de leurs propriétés d'absorption et d'émission dans un guide d’onde silicium ont été démontrés. Ceci a permis de réaliser un émetteur de lumière en nanotube de carbone sur silicium, émettant à la longueur d'onde de 1,3 µm. De plus, les propriétés d’émission se sont montrées insensibles à la température jusqu'à 100°C, ce qui est fondamental pour la réalisation d'un lien optique robuste.
 
La plate-forme silicium est considérée depuis quelques années comme la filière permettant le développement de circuits photoniques performants dans de vastes secteurs sociétaux comme les télécommunications optiques et les circuits intégrés pour la microélectronique. De nombreuses études sont menées pour réaliser les principaux composants optoélectroniques dans la filière silicium. Le silicium étant un semiconducteur à gap indirect, ses propriétés d’émission de lumière sont extrêmement faibles, ne permettant pas de réaliser une source laser en silicium. D'autres matériaux, principalement les semiconducteurs III-V bien connu dans le domaine des télécommunications optiques, sont utilisés pour réaliser des sources lasers sur silicium. L'intégration de ces matériaux au sein de la filière silicium est techniquement possible, mais très complexe en raison de l'incompatibilité des différents procédés technologiques. Les nanotubes sont des matériaux très versatiles, présentant des propriétés optiques et électroniques remarquables. Ils sont étudiés pour les prochaines générations de transistors rendant leurs compatibilités avec la filière silicium probables dans un futur proche.

 

Ce travail constitue une innovation en optoélectronique et ouvre la porte à la réalisation de nanosources sur silicium à base de nanotubes de carbone, et plus généralement à une nouvelle photonique fondée sur les nanotubes.

 

 

Emission des nanotubes de carbone dans le silicium

Schéma de principe d'un émetteur de lumière à base de nanotubes carbone intégré en photonique silicium

 

 

 

Contacts :

Nicolas Izard - nicolas.izard@u-psud.fr

Laurent Vivien - laurent.vivien@u-psud.fr

 

Référence

E. Gaufrès, N. Izard, A. Noury, X. Le Roux, G. Rasigade, A. Beck, L. Vivien,  "Light emission in silicon from carbon nanotubes", ACS Nano, 2012, 6 (5), pp  3813–3819.

Brevet CNRS/Psud (N°: 1054744)

 

Site web

http://silicon-photonics.ief.u-psud.fr/

 

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