Nouveaux laser, à partir de nanostructures quantiques
Un point quantique est un nanocristal de semi-conducteur qui confine ses excitons dans les trois dimensions de l'espace. Les excitons sont des quasi-particules dans un solide constitués d'une paire électron-trou. Leur confinement ouvre la voie à une grande variété de phénomènes physiques. La croissance en conditions contrôlées de l'arséniure d'indium (InAs) sur le phosphure d'indium (InP) aboutit à la formation d'une série de points quantiques, organisés dans ce qui est maintenant appelé un fil quantique. Le projet NANOMAT a étudié cette formation auto-assemblée de gouttelettes nanométriques de matériaux semi-conducteurs sur un substrat dont les réseaux cristallins ne correspondent pas (ce qui est le cas pour la paire InAs/InP). Cette formation offre la possibilité d'une nouvelle technologie, où la structure de bande peut être définie à l'échelle du nanomètre, dans les trois dimensions. Plus précisément, la photoluminescence (l'absorption puis l'émission de lumière) d'un fil quantique InAs/InP a été étudiée expérimentalement et l'on a obtenu avec succès une émission laser d'une longueur d'onde proche de 1,55μm (une valeur critique pour les télécommunications). En effet, on a obtenu une émission laser à 1,45µm et 100K depuis un fil quantique à une seule couche, et jusqu'à 250K depuis un fil quantique à trois couches, avec un faible courant de seuil. Un laser à 1,55µm, avec des nanostructures comme matériau actif, se prêterait à une grande variété d'utilisations dans les télécommunications. Les partenaires du projet recherchent d'autres soutiens en R&D, car leurs résultats actuels montrent qu'il est possible de réaliser un tel laser. Le laser fonctionnera très probablement à température élevée, évitant un refroidissement thermoélectrique et conduisant donc à de notables économies. En outre, la dispersion non nulle, qui semble maintenant être un obstacle possible, devrait être gérée en empilant plusieurs fils quantiques. Le laser actuellement développé, avec son faible courant de seuil et sa forte stabilité thermique, semble avoir un excellent potentiel à moyen et long terme dans les domaines du stockage optique des données et de la nanoélectronique. De surcroît, il est tout proche de la longueur d'onde critique de 1,55μm.
