| Une équipe internationale menée par des chercheurs du CNRS, dont certains du Laboratoire de Physique des Solides (CNRS/Université Paris-Saclay), a mis en évidence un phénomène inédit : la création et la disparition d’un gaz d’électrons simplement en éclairant un matériau composé de couches d’oxydes. Cette découverte, à la frontière entre optique et électronique, ouvre la voie à une nouvelle génération de composants électroniques pilotés par la lumière plutôt que par l’électricité. Publiés dans Nature Materials, ces travaux pourraient révolutionner la conception des dispositifs électroniques, de la spintronique à l’informatique quantique, en rendant les circuits plus rapides, plus sobres et plus compacts. |
Et si demain, nos téléphones portables et nos données internet fonctionnaient grâce à la lumière plutôt qu’à l’électricité ? Pour la première fois, une équipe de recherche internationale menée par des scientifiques du CNRS1 vient de découvrir comment générer un gaz d’électrons, élément que l’on retrouve par exemple dans les écrans LED, en éclairant un matériau constitué de couches d’oxydes2 . Lorsque l’éclairage est arrêté, le gaz disparaît. Ce phénomène, à l’interface entre optique et électronique, ouvre la voie à de nombreuses applications en électronique, spintronique, ou encore en informatique quantique. Il est décrit dans un article à paraitre le 10 octobre dans la revue Nature Materials.
Les composants électroniques pilotables par la lumière plutôt que par l’électricité présentent notamment l’atout d’être beaucoup plus rapides, plus sobres et fonctionnent plus simplement : par exemple, utiliser des transistors contrôlés par la lumière permettrait de supprimer jusqu’à un tiers des contacts électriques d’une puce — soit une économie d’environ un milliard de contacts électriques rien que sur un processeur d’ordinateur.
D’autres fonctionnalités mêlant photonique et électronique pourront découler de ce résultat, comme la conception de détecteurs optiques ultra-sensibles. Ici, la lumière agit en effet comme un véritable « booster » : pour une même tension électrique, le courant généré est jusqu’à 100 000 fois plus élevé que dans l’obscurité !
Ce résultat a été obtenu en combinant des expériences pointues et des calculs théoriques. L’organisation des atomes à la surface des deux couches d’oxydes a été minutieusement calibrée, des observations à l’échelle atomique ont permis d’identifier le comportement des atomes et des modélisations ont contribué à décrire les mouvements de leurs électrons au contact des stimuli lumineux.
Bibliographie
Giant photoconductance at infinite-layer nickelate/SrTiO3 interfaces via an optically induced high-mobility electron gas.
D. Sanchez-Manzano, G. Krieger, A. Raji, B. Geisler, V. Humbert, H. Jaffrès, J. Santamaría, R. Pentcheva, A. Gloter, D. Preziosi et Javier E. Villegas. Nature Materials, le 10 octobre 2025.