Sources télécoms basées sur les défauts individuels dans le Silicium – POINTCOM

POINTCOM vise l'intégration des émetteurs des photons dans le silicium, avec comme but d'implémenter des composants photoniques aux fréquences télécoms. Le projet cherchera à démontrer des sources optiques basées sur les défauts individuels, ces derniers étant des complexes interstitiels/substitutionnels dans la maille cristalline de silicium, produisant des band-gap directs qui permettent de contourner le rendement photonique intrinsèquement faible de silicium. POINTCOM exploitera l'émission collective des ensembles d’émetteurs pour en faire des lasers opérant dans des configurations 'espace-libre'. A cette fin, des architectures photoniques avancées – notamment des cristaux photoniques (CPs) – seront conçus, fabriqués et caractérisés afin d’améliorer le taux d’émission radiatif des défauts émetteurs, synchroniser des sites d’émission lointains et permettre l’émission stimulée distribuée, et pallier à la différence d’indice de réfraction entre le silicium et l’air pour canaliser les photons de manière efficace vers l’espace libre. En exploitant les CPs pour garantir une densité d’états photoniques élevée pour recevoir les photons émis par les défauts dans le silicium, POINTCOM cherchera à exploiter l’effet Purcell pour contrer les canaux de relaxation non-radiatifs (assistés thermiquement) et ainsi augmenter la température de fonctionnement des dispositifs. Une pléthore de défauts individuels de nature différente existe dans le silicium, tous émettant dans la gamme des télécoms proche infrarouge, qui n'a pas encore été exploré. Nombreux de ces défauts sont basés sur des éléments abondants (carbone, oxygène…), ce qui fait que les systèmes résultats peuvent être considérés comme « tout-silicium », avec des perspectives d’intégration exceptionnelles. Un accent particulier sera accordé à l’identification des matériaux et processus qui minimisent les impacts environnementaux des dispositifs, afin d’assurer leur durabilité lors des éventuelles industrialisations.