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Nano-Transistor Exciton : Accélérer le Traitement des Données à la Vitesse de la Lumière

Nano-Transistor Exciton : Accélérer Le Traitement Des Données À La Vitesse De La Lumière

Introduction

Ant-Man, un personnage des films Marvel, génère une énergie considérable à partir de son petit corps grâce aux transistors de son costume qui amplifient les signaux pour le traitement. Cependant, les transistors traditionnels ont souvent des pertes d’énergie thermique et ralentissent le transfert de signaux, compromettant les performances. C’est pourquoi une équipe de chercheurs de POSTECH, dirigée par le professeur Kyoung-Duck Park et Yeonjeong Koo du département de physique, ainsi qu’une équipe de l’Université ITMO en Russie sous la direction du professeur Vasily Kravtsov, ont développé un “nano-transistor excitonique” qui utilise des excitons intra et inter-couches dans des semi-conducteurs à base d’hétérostructures, en abordant les limitations présentes dans les transistors traditionnels.

Excitons et leur utilisation dans le développement du transistor excitonique

Les excitons sont responsables de l’émission de lumière des matériaux semi-conducteurs et sont essentiels au développement d’un élément émetteur de lumière de nouvelle génération avec une génération de chaleur moindre et une source lumineuse pour la technologie de l’information quantique grâce à la conversion libre entre la lumière et le matériau dans leurs états électriquement neutres. Il existe deux types d’excitons dans une hétéro-bicouche semi-conductrice, qui est un empilement de deux couches mono-semiconductrices différentes : les excitons intra-couches avec une direction horizontale et les excitons inter-couches avec une direction verticale.

Contrôle des excitons dans les espaces nanométriques et avancées dans la technologie du nano-transistor exciton

Nano-Transistor Exciton : Accélérer Le Traitement Des Données À La Vitesse De La Lumière
Image De Recherche. Credit: Postech

Les signaux optiques émis par les deux excitons ont des lumières, des durées et des temps de cohérence différents. Cela signifie que le contrôle sélectif des deux signaux optiques pourrait permettre le développement d’un transistor excitonique à deux bits. Cependant, le contrôle des excitons intra et inter-couches dans des espaces nanométriques était un défi en raison de la non-homogénéité des hétérostructures semi-conductrices et de l’efficacité lumineuse faible des excitons inter-couches, en plus de la limite de diffraction de la lumière.

L’équipe avait déjà proposé une technologie pour contrôler les excitons dans des espaces nanométriques en appuyant sur des matériaux semi-conducteurs avec une pointe à l’échelle nanométrique. Cette fois, pour la première fois, les chercheurs ont pu contrôler à distance la densité et l’efficacité lumineuse des excitons en fonction de la lumière polarisée sur la pointe, sans toucher directement les excitons. La méthode, qui combine une cavité photonique nanométrique et un modulateur de lumière spatiale, permet de contrôler les excitons de manière réversible, minimisant ainsi les dommages physiques aux matériaux semi-conducteurs.

Le potentiel du nano-transistor exciton

L’intelligence artificielle (IA) est aujourd’hui omniprésente dans notre vie, et elle nécessite des quantités massives de données pour son apprentissage, afin de fournir des réponses utiles aux utilisateurs. Les volumes d’informations collectées et traitées sont en constante augmentation, à mesure que de nouveaux domaines intègrent l’IA. C’est pourquoi la recherche sur le nano-transistor excitonique ouvre la voie à une nouvelle stratégie de traitement des données pour faire face à l’explosion des données.

En effet, le nano-transistor excitonique est capable de traiter des quantités massives de données à la vitesse de la lumière, tout en minimisant la perte d’énergie thermique. Ce dispositif innovant pourrait donc jouer un rôle clé dans la réalisation d’un ordinateur optique, capable de traiter des quantités incroyables de données en un temps record.

De plus, la faible consommation d’énergie du nano-transistor excitonique permettrait de réduire considérablement la consommation d’énergie des centres de données, ce qui est crucial dans une époque où la consommation d’énergie est une préoccupation majeure.

Conclusion

La recherche sur le nano-transistor exciton est une avancée majeure dans le domaine de la microélectronique, ouvrant la voie à des avancées significatives dans le traitement de données massives. La maîtrise de la technologie excitonique dans les semi-conducteurs pourrait également avoir des applications importantes dans d’autres domaines tels que les technologies de l’information quantique.

La collaboration entre les chercheurs de POSTECH et de l’Université ITMO en Russie a permis de réaliser des progrès significatifs dans le contrôle des excitons dans des espaces nanostructurés, grâce à l’utilisation de la lumière polarisée pour contrôler la densité et l’efficacité lumineuse des excitons. Cette avancée scientifique est donc une preuve supplémentaire que la recherche collaborative est essentielle pour faire avancer la science et la technologie.

Enfin, le nano-transistor exciton est une technologie prometteuse qui offre des perspectives passionnantes pour l’avenir de la microélectronique et du traitement de données massives.

Reference : Kyoung-Duck Park’s research works | POSTECH POHANG UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY, Gyeongsan-si and other places (researchgate.net)

WCML@POSTECH – Researchers

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