Transistor : la barrière du térahertz est « à portée de main »

Transférer des quantités substantielles de données en un éclair ou encore obtenir des images avec une résolution extrêmement élevée, voici certaines des applications que le térahertz porte en germes.

Cette nouvelle frontière en terme de fréquence ne paraît aujourd’hui plus hors de portée, grâce à un nouveau record de vélocité atteint par un transistor bipolaire.

Une technologie robuste et industrialisable

C’est une équipe constituée par l’institut IHP (Innovations for High Performance), basé à Leibniz en Allemagne, et par le Georgia Institute of Technology, situé à Atlanta aux Etats-Unis, qui a mis au point ce transistor ultra rapide.

Gravé dans une technologie BiCMOS 130 nm d’IHP, il a présenté une fréquence de transition (fréquence à laquelle le gain du transistor vaut 1) de 798 GHz à une température de 4,3 kelvins (soit -269°C). Notons qu’il s’agit d’une technologie Silicium-Germanium (SiGe) et non AsGa. Cette dernière est associée à des transistors bipolaires plus véloces, mais elle est plus onéreuse.

Le dernier record a été battu de plus de 250 GHz puisqu’il s’agissait de 417 GHz toujours avec une technologie SiGe.

Si le record a été battu à une température extrêmement faible, le professeur John Cressler du Georgia Tech estime que le transistor peut également atteindre une fréquence plus élevée que celle du précédent record à température ambiante. « De plus, je crois que ces résultats indiquent également que l’objectif de dépasser la « barrière du térahertz » – avec un transistor fabriqué dans une technologie de silicium-germanium robuste et manufacturable – est à portée de main. »

Une nouvelle ère dans l’exploitation des ondes électromagnétiques

Le térahertz correspond à une fréquence de 1 000 Gigahertz (et donc à une longueur d’onde de 0,3 mm). On parle actuellement d’applications térahertz quand la fréquence dépasse déjà 100 GHz (ou 300 GHz, fréquence qui correspond à une longueur d’onde de 1 mm). A ces fréquences, les ondes électromagnétiques pénètrent aisément dans les matériaux sans les ioniser et ne présentent donc pas de caractère nocif.

Le champ d’applications des circuits électroniques qui mettent en œuvre des fréquences dépassant ce seuil est de ce fait très vaste. Dans le domaine des télécommunications, il permettrait d’atteindre de très hauts débits. Il s’étend également aux radars, aux réseaux sans fils et aux domaines agro-alimentaires et bio-médicaux.

Ces recherches ont fait l’objet d’une publication dans IEEE Electron Device Letters.

Crédit photo : Georgia Tech (Rob Felt)

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