La photonique sur silicium est un enjeu majeur pour la communication, le traitement du signal et la détection. Fabriqués selon des procédés similaires à la technologie CMOS (Complementary Metal-Oxide-Semiconductor), les circuits photoniques souffrent cependant de l'absence d'un élément clé : une source laser intégrable, en silicium ou en germanium qui est, lui aussi, compatible CMOS.

En effet, le silicium, comme le germanium, ne se prête pas à l'émission de lumière, en raison de ses propriétés électroniques. Le germanium possède cependant un avantage sur le silicium : par déformation de sa maille cristalline ou par alliage avec un autre élément comme l'étain (Sn), il est possible de modifier ses propriétés électroniques de manière à favoriser l'émission de lumière.

Dans des études précédentes, une équipe de l'Irig et du CEA-Leti avait développé une nanostructure en alliage germanium-étain (GeSn), émettant en infrarouge moyen à 230 K, et, en parallèle, avait, obtenu, en collaboration avec l'Institut Paul Scherrer (Suisse), une émission laser à partir de germanium pur, très fortement déformé.

Les chercheurs grenoblois combinent aujourd'hui ces deux approches, en déformant la zone active d'un microlaser en alliage germanium-étain. Ils obtiennent ainsi une émission laser sur une très large gamme de fréquences, à 0°C : une température qui n'est plus très éloignée de la cible (20°C) !

La difficulté a consisté à réaliser un alliage à la fois riche en étain (16 %) et de haute qualité cristalline – le moindre défaut dégrade l'effet laser – et à appliquer une forte contrainte pour élargir la gamme de fréquences de l'émission laser. Pour cela, il a fallu développer un nouveau procédé de nanofabrication.

L'objectif est désormais d'optimiser le dispositif pour atteindre si possible un fonctionnement à température ambiante.