[L'instant tech] NEC développe le premier détecteur infrarouge en nanotubes de carbone

L’électronicien japonais NEC a annoncé avoir réussi à développer le premier détecteur infrarouge non-refroidi au monde utilisant comme semi-conducteur des nanotubes de carbone. Cet imageur offrirait plus de trois fois la sensibilité des produits conventionnels à base de semi-conducteurs, comme l’oxyde de vanadium ou le silicium amorphe.

Les détecteurs infrarouges convertissent en images les rayons infrarouges (invisibles à l’œil humain) émis par les personnes et objets, comme le font les capteurs d’images dans le spectre visible. Ils ont l’avantage de fonctionner dans toutes les conditions de visibilité, même dans l'obscurité. De quoi leur ouvrir une multitude d’applications : vision nocturne, détection d’obstacles, comptage, analyse de contenu de produits, surveillance d’infrastructures critiques, contrôle de process industriels, etc.

Le rêve des chercheurs

Il existe deux types de détecteurs infrarouges : le type "refroidi", qui a besoin d’être refroidi pour compenser le bruit lié à l’élévation de sa température, et le type "non-refroidi", qui fonctionne à température ambiante. Le type refroidi est très sensible et réactif, mais nécessite un refroidisseur, qui est gros, coûteux, consomme beaucoup de courant et nécessite un entretien régulier. Le type non-refroidi se dispense du refroidisseur, ce qui le rend compact, peu coûteux et sobre en énergie. Mais ces avantages se paient par une diminution de la sensibilité et de la résolution par rapport au type refroidi.

Les nanotubes de carbone font rêver les chercheurs, qui y voient le semi-conducteur ultime de demain. Le principal défi est de parvenir à les extraire avec une pureté suffisante pour en faire un matériau adapté à la microélectronique. C’est le résultat revendiqué par NEC.

L’électronicien japonais, qui se présente comme le découvreur en 1991 des nanotubes de carbone, affirme avoir développé, en 2018, un procédé propriétaire d’extraction de nanotubes de carbone semi-conducteurs à haute pureté à partir d’un mélange de nanotubes de carbone métalliques et de nanotubes de carbone semi-conducteurs. Les couches minces de nanotubes de carbones semi-conducteurs se caractérisent par un coefficient de résistance thermique élevé proche de la température ambiante. C’est-ce qui les rend adaptées à la réalisation de détecteurs infrarouges non-refroidis à haute sensibilité.

Haute résolution d'image

Le détecteur infrarouge créé par NEC résulte de tous ces travaux. Il combine la technologie Mems (Micro Electro Mechanical Systems) pour la structure de séparation thermique, et la technologie d’impression pour les transistors. Il présente une matrice de détection de 640 x 480 pixels, présentée comme de la haute résolution pour cette famille d'imageurs.

Il s’agit à ce stade d’un résultat de recherche obtenu en collaboration avec le National Institute of Advanced Industrial Science and Technology (AIST) du Japon et avec le soutien des pouvoirs publics dans le cadre d’un programme de promotion de la recherche sur les technologies de sécurité. NEC compte poursuivre ses travaux pour faire progresser cette technologie de détecteurs avec l’objectif de lui trouver des applications pratiques en 2025.