TDK Corporation a annoncé avoir développé le premier « photodétecteur de spin » au monde. Il s'agit d'un élément de conversion optique d'électrons de spin qui intègre des éléments optiques, électroniques et magnétiques. Il peut répondre à une vitesse ultra-élevée de 20 picosecondes (20×10⁻¹² secondes), en utilisant une lumière d'une longueur d'onde de 800 nanomètres, et la vitesse de réponse est plus de 10 fois plus rapide que celle des photodétecteurs à semi-conducteurs traditionnels.

Le nouveau dispositif devrait jouer un rôle clé dans la mise en œuvre d’une technologie de conversion photoélectrique qui augmente les vitesses de transmission et de traitement des données, en particulier dans les applications d’intelligence artificielle, tout en réduisant la consommation d’énergie.

Avec le développement de l’intelligence artificielle, il est inévitable de transmettre des données massives à des vitesses plus élevées et avec une consommation d’énergie moindre. Afin de traiter les données et d'effectuer des calculs, les données sont actuellement transmises entre les puces CPU/GPU et entre les mémoires via des signaux électriques. Par conséquent, il existe une demande croissante de communications optiques et d’interconnexions optiques capables de fournir des vitesses de transmission à grande vitesse qui ne se dégradent pas à mesure que la distance d’interconnexion augmente. La technologie de conversion photoélectrique, une fusion compacte de composants optiques et électroniques, attire également l'attention du monde entier.

Pour relever ces défis, TDK applique à la photonique sa technologie de jonction tunnel magnétique (MTJ), désormais utilisée dans des milliards de têtes de disque dur. L’un des principaux avantages de cette technologie est qu’il n’est pas nécessaire d’utiliser un substrat monocristallin pour la croissance cristalline et que la formation de dispositifs n’est pas limitée par le matériau du substrat. En revanche, les photodétecteurs conventionnels à base de semi-conducteurs présentent des limitations physiques aux longueurs d'onde plus courtes. Étant donné que le photodétecteur de spin fonctionne selon un principe complètement différent et exploite le phénomène de chauffage des électrons, il peut fonctionner à des vitesses ultra-élevées, même avec des longueurs d'onde raccourcies. De plus, il dispose d'une large plage de longueurs d'onde de fonctionnement et il a été prouvé qu'il fonctionne dans la plage du visible au proche infrarouge. TDK a démontré avec succès un photodétecteur de spin avec l'Université Nihon, un pionnier de la recherche dans le domaine de la mesure des phénomènes ultrarapides dans les matériaux magnétiques.

De plus, en raison de leur capacité à détecter la lumière visible à des vitesses élevées, les photodétecteurs de spin seront utiles dans des applications qui devraient se développer à l'avenir, telles que les lunettes intelligentes AR/VR et les capteurs d'images à grande vitesse. Les dispositifs de détection de lumière à semi-conducteurs traditionnels ont une faible résistance aux rayons cosmiques, tandis que les composants MTJ sont connus pour leur forte résistance aux rayons cosmiques et devraient être utilisés comme éléments de détection de lumière dans les applications aérospatiales. À l'avenir, TDK continuera d'améliorer les composants de détection optique à grande vitesse sur la base de ces réalisations et d'optimiser davantage leur praticité.