Des chercheurs du laboratoire Albert Fert du CNRS, en collaboration avec l’Institut de physique et chimie des matériaux de Strasbourg et le Laboratoire de physique des solides, ont découvert pour la première fois une méthode permettant de générer un gaz d’électrons, couramment utilisé dans les écrans LED, en irradiant des matériaux en couches d’oxyde.

Traditionnellement, le gaz d’électrons existe naturellement dans certains matériaux semi-conducteurs, mais ne pouvait être manipulé que par des signaux électriques, disparaissant dès que la source lumineuse était éteinte. Cette étude dépasse cette limitation, démontrant que l’irradiation lumineuse de couches d’oxyde peut générer un gaz d’électrons de manière stable. Cette propriété ouvre de nouvelles possibilités pour des applications en électronique, en spintronique et en informatique quantique. Par exemple, les transistors commandés par la lumière pourraient réduire le nombre de contacts électriques sur les puces (économisant environ un milliard de contacts sur un processeur informatique), améliorant ainsi considérablement l’efficacité opérationnelle et les économies d’énergie.

Cette avancée a été réalisée grâce à une combinaison approfondie d’expérimentations et de calculs théoriques. L’équipe de recherche a utilisé des observations à l’échelle atomique et des modélisations théoriques pour calibrer précisément l’arrangement des atomes à l’interface de deux couches d’oxyde, révélant les lois régissant le mouvement des électrons sous stimulation lumineuse. Cette découverte ouvre également la voie à la conception de détecteurs optiques ultra-sensibles : dans des conditions d’éclairage, le courant généré sous une même tension est 100 000 fois plus intense que dans l’obscurité, la lumière jouant un rôle d’amplification du signal.