46. Les boîtes quantiques

Des puces à silicium aux diodes au germanium, les composants électroniques actuels sont liés à l’industrie des semi-conducteurs. Normalement, ces matériaux ne conduisent pas l’électricité – leurs électrons sont piégés dans le réseau cristallin. Mais si on leur confère une certaine énergie, les électrons se libèrent et se déplacent librement dans le cristal en portant un courant.
Les électrons doivent acquérir de l’énergie pour franchir la « bande interdite » et atteindre le seuil de mobilité. Si l’énergie acquise est supérieure à la bande interdite, ils sont libres de se mouvoir et la résistance électrique du matériau diminue rapidement. La flexibilité des semi-conducteurs, intermédiaires entre des isolants et des conducteurs, est intéressante pour les dispositifs électroniques contrôlables.
Les composants électroniques classiques utilisent généralement des matériaux semi-conducteurs assez massifs : une puce de silicium tient dans la main. Mais dans les années 1980, les physiciens ont montré que les petits constituants de ces éléments se comportent de façon spécifique. Les effets quantiques sont à l’œuvre.
Les petits fragments d’éléments semi-conducteurs, tel le silicium, comprenant seulement quelques dizaines ou centaines d’atomes sont connus sous le nom de « boîtes quantiques ». Elles sont de l’ordre du nanomètre (un milliardième de mètre), approximativement la taille d’une grosse molécule.Parce qu’ils sont si petits, les électrons dans une boîte quantique sont corrélé…