Des chercheurs de l'Université des sciences et technologies de la Chine et de l'Université McGill au Canada ont développé une nouvelle diode à jonction p-n capable de remplir simultanément trois fonctions : la détection de lumière, la mémorisation de données et le traitement de l'information. Cette innovation, présentée dans un article publié dans Nature Electronics, repose sur une architecture de nanofils en semi-conducteurs qui élimine le besoin de composants additionnels pour chaque fonction. Les diodes à jonction p-n traditionnelles sont des composants électroniques à deux bornes qui ne permettent au courant de circuler que dans un seul sens. Cette limitation contraint généralement leur usage à une seule fonctionnalité, obligeant les ingénieurs à intégrer d'autres pièces séparées pour le calcul, le stockage ou la détection, ce qui alourdit et complexifie les systèmes. L'équipe, dirigée par Yuanmin Luo et Huabin Yu, a surmonté cet obstacle en utilisant une technique d'ingénierie de la structure de bande pour créer une diode multifonctionnelle. La fabrication de ce dispositif repose sur des nanofils semi-conducteurs verticaux cultivés sur un substrat en silicium. Ces nanofils sont constitués de trois couches distinctes de matériaux : du nitrure de gallium de type p (p-GaN), du nitrure d'aluminium et de gallium de type n (n-AlGaN) et du nitrure de gallium de type n (n-GaN). La couche centrale, l'AlGaN, possède une bande interdite plus large que les autres couches. Cette propriété physique crée une barrière énergétique qui piège les électrons dans une zone spécifique, formant ainsi un réservoir d'électrons intégré au sein de la jonction p-n. Ce réservoir d'électrons permet un contrôle précis du piégeage et de la libération de charge, dépassant le modèle opérationnel standard des jonctions p-n. Les tests effectués par les chercheurs ont démontré que le dispositif offre un comportement de détection photo-tunable avec une responsivité de 10,45 mA W−1. Il présente également des propriétés de synapse photoélectrique avec un ratio de facilitation de paires d'impulsions pouvant atteindre 122 %, et une capacité de mémoire photo avec huit états linéaires distincts. En reliant plusieurs de ces diodes en un tableau, l'équipe a créé un capteur d'image compact capable de collecter des données, de filtrer le bruit et de classer les images sans aucun circuit supplémentaire. Cette approche promet de réduire considérablement la taille et la consommation d'énergie des systèmes électroniques et optoélectroniques. À l'avenir, cette conception pourrait inspirer le développement de nouveaux nanofils capables de servir conjointement de capteurs, de mémoires et de processeurs, ouvrant la voie à une miniaturisation accrue de l'électronique pour diverses applications réelles.