Une équipe mondiale d'experts du monde universitaire et de l'industrie a uni ses forces dans une déclaration de consensus historique sur les photodétecteurs de nouvelle génération basés sur des matériaux émergents sensibles à la lumière, qui pourraient accélérer les applications innovantes dans les domaines des soins de santé, des maisons intelligentes, de l'agriculture et de l'industrie manufacturière.
Le professeur Vincenzo Pecunia, chef du Groupe de recherche en optoélectronique durable (www.sfu.ca/see/soe), a dirigé cette initiative mondiale qui a abouti à la publication d'une déclaration de consensus dans Photonique naturelle. Présenté sur la couverture de la revue, l'article fournit un cadre unifié pour caractériser, rapporter et comparer les technologies émergentes de détection de la lumière. Ces lignes directrices pourraient catalyser l’adoption de tels capteurs dans un large éventail d’applications, améliorant ainsi la qualité de vie, la productivité et la durabilité.
Les capteurs de lumière, également appelés photodétecteurs, sont des dispositifs qui convertissent la lumière en signaux électriques. Ils sont au cœur d’innombrables appareils intelligents et représentent un marché mondial évalué à plus de 30 milliards de dollars, reflétant à la fois leur omniprésence et leur importance économique. Les photodétecteurs émergents, notamment ceux basés sur des semi-conducteurs organiques, des pérovskites, des points quantiques et des matériaux bidimensionnels, pourraient pousser ce domaine encore plus loin en permettant des capteurs ultrafins, flexibles, extensibles et légers. Ces photodétecteurs de nouvelle génération promettent des coûts réduits, des performances améliorées et des fonctionnalités uniques, ouvrant la voie à des applications auparavant impossibles.
Les progrès rapides dans les matériaux et les architectures de dispositifs ont toutefois dépassé la capacité de la communauté des chercheurs à mesurer et comparer les performances de manière cohérente, en particulier à mesure que de nouveaux phénomènes et applications émergent grâce aux propriétés uniques de ces technologies émergentes.
« Le domaine a été freiné par des pratiques de reporting et de caractérisation incohérentes », explique le professeur Pecunia, auteur principal des travaux. « Sans méthodes standardisées, il est difficile de savoir quelles technologies représentent véritablement des avancées, et l'industrie a du mal à identifier celles qui sont prêtes à avoir un impact réel. Un autre défi est que la recherche s'est souvent concentrée sur l'optimisation étroite d'une seule mesure de performance, plutôt que d'adopter l'approche holistique nécessaire pour rendre ces dispositifs utiles pour les applications du monde réel.
Pour relever ces défis, le professeur Pecunia a réuni une équipe mondiale de 53 experts issus de 43 universités et instituts de recherche, ainsi que de 11 entreprises de premier plan, dont Panasonic, Vishay, OmniVision, Exosens et Thorlabs, réparties dans 16 pays d'Amérique du Nord, d'Europe, d'Asie et d'Océanie. Ensemble, ils ont distillé les meilleures pratiques en matière de caractérisation des capteurs de lumière qui intègrent diverses perspectives, des recherches de pointe et des besoins réels de l'industrie.
Le rapport qui en résulte établit des lignes directrices claires pour évaluer les indicateurs de performances clés (couvrant la sensibilité, les performances en faible luminosité, la vitesse, la stabilité, etc.) et fournit des listes de contrôle détaillées et des schémas expérimentaux pour prendre en charge la reproductibilité et une analyse comparative significative.
« La vision de ces lignes directrices est d'aider les chercheurs et l'industrie à identifier la véritable pointe à mesure que ces technologies continuent de se développer, accélérant ainsi la traduction des technologies émergentes de photodétecteurs dans les appareils quotidiens », explique Pecunia.
Le leadership du professeur Pecunia dans cette initiative s'appuie sur plus de 15 ans d'expérience en recherche dans le domaine, avec des travaux pionniers sur les photodétecteurs fabriqués à partir de matériaux imprimables tels que les semi-conducteurs organiques et pérovskites. Il s'est concentré sur le développement de matériaux et de solutions de dispositifs combinant une détection de lumière haute performance avec des méthodes de fabrication à faible coût, tout en améliorant leur sensibilité et leur capacité à détecter la lumière dans des fenêtres spectrales très étroites.
Dans son groupe de recherche en optoélectronique durable, le professeur Pecunia fait progresser la technologie des capteurs de lumière pour des applications allant de l'agriculture intelligente à la surveillance environnementale et à la sécurité industrielle. En tirant parti des meilleures pratiques issues du travail collaboratif, il vise à accélérer les efforts visant à concrétiser ces technologies dans des applications réelles.
