DOSSIER
OPTRONIQUE & infrarouge
OPTRONIQUE INFRAROUGE COLLOIDALE
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Emmanuel LHUILLIER 1, * Nicolas PÉRÉ LAPERNE 2
1
Sorbonne Université, CNRS, Institut des NanoSciences de Paris, INSP, F-75005 Paris, France.
2
LYNRED, Actipole- CS 10021, 364 route de Valence, 38113 Veurey-Voroize, France * el @ insp. upmc. fr
https:// doi. org / 10.1051 / photon / 202613824
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L’ optronique infrarouge connaît une révolution avec l’ émergence de nouveaux marchés exigeant des solutions à la fois performantes, économiques et scalables. Les nanocristaux colloïdaux, synthétisés par voie chimique, offrent une alternative disruptive aux semiconducteurs épitaxiés( InGaAs, HgCdTe) grâce à leur accordabilité spectrale, leur compatibilité avec des procédés en solution( spin-coating, impression jet d’ encre), et leur intégration directe sur circuits CMOS. Cet article explore leur potentiel pour l’ imagerie infrarouge, depuis la synthèse jusqu’ à l’ intégration dans des imageurs, tout en discutant les défis à venir pour fiabiliser la technologie.
DÉFI ET OPPORTUNITÉ DE L’ OPTRONIQUE INFRAROUGE La gamme infrarouge( IR), et en particulier sa contribution thermique qui permet de voir sans être vu, a depuis longtemps généré un intérêt pour les applications optroniques. Historiquement, l’ infrarouge restait néanmoins un marché autour de deux niches que sont la défense( moyen volume) et l’ astronomie( très petit volume). Ces applications étaient surtout poussées par la performance et le coût était une considération d’ ordre secondaire. De nouveaux marchés( partie application de la Figure 1) ont commencé à se développer que sont la reconnaissance faciale sur smartphone dans le proche IR, la vision industrielle( tri des déchets, tri dans l’ agro industrie …) ou encore les drones( à usage unique) pour lesquels le rapport performance prix devient également un critère poussant vers le développement de technologies disruptives.
La détection IR est historiquement dominée par des couches minces semiconductrices épitaxiées, telles que l’ InGaAs, l’ InSb, le HgCdTe, ainsi que des hétérostructures avancées de type III – V comme les super-réseaux de type II, Figure 1. Ces matériaux fonctionnent en tant que détecteurs de photons par effet photoélectrique. Ils couvrent l’ ensemble du spectre IR, s’ étendant sur plus de deux ordres de grandeur en énergie, depuis le visible( ≈ 1,5 eV) jusqu’ au régime térahertz( quelques dizaines de meV). Malgré leur maturité technologique, ces plateformes semiconductrices offrent des perspectives limitées pour une discontinuité de leur coût. Depuis les années 2000, une alternative bas coût et grand volume basée sur une mesure de variation de conductivité électrique suite à l’ échauffement thermique associé à l’ absorption est apparue, ce sont les micro-bolomètres. Ils sont focalisés dans la bande 8 à 12 µ m de longueur d’ onde à l’ heure actuelle.
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