Une équipe de recherche de l’École d’ingénierie de l’Université de Princeton, aux États-Unis, a développé un matériau semi-conducteur ultra-mince pouvant être « programmé » par la lumière. Ce matériau, d’une épaisseur de seulement quelques molécules, peut modifier à plusieurs reprises ses propriétés électroniques et optiques sous l’effet de lumières de différentes longueurs d’onde, permettant ainsi une programmation, un effacement et une reprogrammation. Cette avancée pourrait contribuer au développement de capteurs à faible consommation d’énergie, de nouveaux dispositifs optoélectroniques et de technologies informatiques. Les résultats de cette recherche ont été publiés dans le dernier numéro de la revue Science Advances.
Les chercheurs ont mis au point un semi-conducteur ultra-mince capable de modifier à plusieurs reprises ses propriétés en fonction des variations de la lumière. Crédit : site officiel de l’Université de Princeton
Au cours des dernières décennies, l’industrie des semi-conducteurs a principalement amélioré les performances de calcul et l’efficacité énergétique en réduisant continuellement la taille des dispositifs. Cependant, à mesure que les dimensions des puces approchent de leurs limites physiques, la miniaturisation des composants semi-conducteurs se heurte à des défis croissants. L’équipe s’est donc tournée vers l’exploration de nouveaux matériaux semi-conducteurs aux propriétés dynamiquement ajustables, dans l’espoir de faire progresser la technologie électronique en agissant directement sur les matériaux eux-mêmes.
Actuellement, les semi-conducteurs traditionnels, largement utilisés dans les téléviseurs, les ordinateurs et autres appareils électroniques, sont principalement contrôlés par des signaux électriques. Une fois le matériau fabriqué, sa conductivité ne change généralement pas de manière significative. En revanche, le matériau semi-conducteur développé dans cette étude est capable de répondre activement à des stimuli externes et de modifier ses propres propriétés selon les besoins.
L’équipe a combiné un matériau semi-conducteur ultra-mince avec des molécules photosensibles. Ces molécules subissent des changements structurels lorsqu’elles sont exposées à différentes longueurs d’onde de lumière, ce qui modifie les propriétés électroniques internes du semi-conducteur, permettant ainsi d’ajuster sa conductivité et sa réponse optique par des signaux lumineux. Contrairement aux semi-conducteurs traditionnels dont les performances restent essentiellement fixes après la fabrication, ce nouveau matériau peut ajuster dynamiquement son état en fonction des conditions d’éclairage et peut être programmé et effacé à plusieurs reprises. Cette régulation ne se limite pas à une simple commutation « marche-arrêt », mais permet des variations continues. En modifiant les conditions d’éclairage, il est possible d’ajuster progressivement le degré de réponse du matériau et de l’inverser si nécessaire, conférant ainsi au matériau des propriétés programmables plus flexibles.
À ce jour, l’équipe a fabriqué un échantillon de matériau semi-conducteur ultra-mince d’environ 2,5 centimètres carrés, aux propriétés uniformes, et a construit à partir de ce matériau un réseau de commutateurs électroniques programmables. Ce résultat démontre que ce matériau possède déjà le potentiel d’être étendu à des systèmes intégrés à plus grande échelle.