Dans les futures industries de haute technologie, telles que l’informatique optique à haute vitesse pour l’IA massive, les communications cryptographiques quantiques et les affichages de réalité augmentée (AR) ultra-haute résolution, les nanolasers – qui traitent l’information en utilisant la lumière – attirent une attention significative en tant que composants clés pour les semi-conducteurs de nouvelle génération. Une équipe de recherche de notre université a proposé une nouvelle technologie de fabrication capable de placer des nanolasers à haute densité sur des puces semi-conductrices, qui traitent l’information dans des espaces plus fins qu’un cheveu humain.
KAIST a annoncé le 6 janvier qu’une équipe de recherche conjointe, dirigée par le professeur Ji Tae Kim du Département de génie mécanique et le professeur Junsuk Rho de POSTECH, a développé une technologie d’impression 3D ultrafine capable de créer des nanolasers verticaux, un composant clé pour les circuits intégrés optiques à ultra-haute densité.
Les méthodes conventionnelles de fabrication de semi-conducteurs, telles que la lithographie, sont efficaces pour produire en masse des structures identiques, mais elles présentent des limites : les procédés sont complexes et coûteux, ce qui rend difficile la modification libre de la forme ou de la position des dispositifs. De plus, la plupart des lasers existants sont construits comme des structures horizontales à plat sur un substrat, ce qui consomme un espace important et souffre d’une efficacité réduite due à la fuite de lumière dans le substrat.
Pour résoudre ces problèmes, l’équipe de recherche a développé une nouvelle méthode d’impression 3D pour empiler verticalement la perovskite, un matériau semi-conducteur de nouvelle génération qui génère de la lumière efficacement. Cette technologie, connue sous le nom d’impression 3D électrohydrodynamique ultrafine, utilise une tension électrique pour contrôler avec précision des gouttelettes d’encre invisibles à l’échelle de l’attolitre (10-18 L).
Grâce à cette méthode, l’équipe a réussi à imprimer des nanostructures en forme de piliers – bien plus fines qu’un cheveu humain – directement et verticalement aux endroits souhaités, sans avoir besoin de procédés soustractifs complexes (sculpter la matière).
Le cœur de cette technologie réside dans l’augmentation significative de l’efficacité du laser en rendant la surface des nanostructures de perovskite imprimées extrêmement lisse. En combinant le processus d’impression avec une technologie de contrôle de cristallisation en phase gazeuse, l’équipe a obtenu des structures de haute qualité avec un alignement quasi monocristallin. En conséquence, ils ont pu réaliser des nanolasers verticaux à haute efficacité qui fonctionnent de manière stable avec une perte de lumière minimale.
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De plus, l’équipe a démontré que la couleur de la lumière laser émise pouvait être précisément ajustée en modifiant la hauteur des nanostructures. Utilisant cela, ils ont créé des motifs de sécurité laser invisibles à l’œil nu – identifiables uniquement avec un équipement spécialisé – confirmant le potentiel de commercialisation dans la technologie anti-contrefaçon.
Le professeur Jitae Kim a déclaré : « Cette technologie permet la mise en œuvre directe et à haute densité de semi-conducteurs pour le calcul optique sur une puce sans traitement complexe. Elle accélérera la commercialisation de l’informatique optique ultra-rapide et des technologies de sécurité de nouvelle génération. »
Les résultats de la recherche, avec le Dr Shiqi Hu du Département de génie mécanique comme premier auteur, ont été publiés en ligne le 6 décembre 2025 dans ACS Nano, une revue internationale prestigieuse dans le domaine des nanosciences.
Article : Nanoprinting with Crystal Engineering for Perovskite Lasers – Méthode : Meta-analysis – DOI : Lien vers l’étude
Source : KAIST
