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[Actualité scientifique] L'effet tunnel des électrons révélé par des photons infrarouges

[Actualité scientifique] L’effet tunnel des électrons révélé par des photons infrarouges

par Stéphanie Rigault - publié le , mis à jour le

Les jonctions métalliques sont des éléments majeurs de tout dispositif électronique intégré et le courant électrique passe au travers de ces jonctions par un effet quantique appelé l’effet tunnel. En démontrant le lien entre les fluctuations du courant électrique et les fluctuations du signal des photons qui sont émis par la jonction quand elle est fortement polarisée, les chercheurs ont réussi à mesurer le temps de passage des électrons au travers de la jonction qui est de l’ordre d’une femtoseconde.

Une jonction métallique se compose de deux conducteurs métalliques séparés par une fine couche nanométrique d’isolant. C’est l’effet tunnel qui permet le passage du courant électrique au travers de la barrière d’isolant, c’est-à-dire la délocalisation des électrons de part et d’autre de la jonction du fait de leur nature quantique. Le temps τ qu’il faut à un électron pour traverser ce type de jonction avait été évalué théoriquement à quelques femtosecondes (τ 10-15 s) mais n’avait encore jamais été mesuré directement. En effet, regarder le courant à des fréquences optiques (ʋ 1⁄τ 1015 hertz) n’est pas possible directement.
Or il était connu depuis plus de 40 ans que, lorsqu’elle est fortement polarisée, la jonction émet un rayonnement optique dans le domaine de l’infrarouge lié aux fluctuations de courant et aux interactions inélastiques des électrons tunnel.
Par une approche réunissant les problématiques du transport électronique et de l’émission optique (plasmonique), les chercheurs du Laboratoire de physique des solides (CNRS/Université Paris-Sud) à Orsay ont réussi pour la première fois à mesurer directement le temps de passage tunnel des électrons au travers d’une jonction.

Voir en ligne : Lire l’article sur le site de l’INP

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Paris Saclay