Silicium Poreux Adaptable en Maille pour l'Epitaxie – SPAME

Le but de ce projet est de réaliser l'intégration de germanium et de GaAs directement sur Si en utilisant un nouveau substrat à base de silicium poreux. Pour surmonter l'écart entre les paramètres de maille du Si et du GaAs, nous nous proposons d'utiliser l'oxydation contrôlée du silicium poreux comme un moyen d'étendre et d'ajuster le paramètre de maille du Si. Les différentes étapes de ce projet sont a) de faire croître par Epitaxie par Jets moléculaires (EJM) une fine couche monocristalline de semiconducteur IV-IV (Si ou SiGe) dopée n sur un substrat de Si(100) dopé p b) de rendre poreux le substrat de silicium par électrochimie c) d'oxyder ce substrat rendu poreux de façon à augmenter son volume et donc à contraindre en tension la fine couche monocristalline dessus. Le paramètre de maille de surface de cette dernière en devenant plus grand se rapprochera de celui du germanium et de GaAs. En jouant sur la porosité et/ou le taux d'oxydation, ce paramètre de maille pourra être ajusté aux applications envisagées. d) de tester ce nouveau substrat en épitaxiant du germanium ou du GaAs e) d'évaluer ses propriétés mécaniques, puis de simuler son comportement lors de la porosification, de l' oxydation et de la reprise de croissance Toutefois, parce qu'un bon pseudo-substrat doit être chimiquement et cristallographiquement parfait, au moins dans sa partie supérieure, une attention particulière doit être portée à la façon dont ces pseudo-substrats sont fabriqués. En particulier, le film de surface doit être - d'une épaisseur strictement constante - avec le moins possible de rugosité de surface et d'interface (i.e. RMS <1nm) - avec le moins possible de courbure (rayon de courbure > 100m) sinon, il serait le siège d'un champ de contraintes non uniforme plus propice à la formation de nanostructure 3D qu'à une croissance 2D couche par couche. De plus, le silicium poreux devra être caractérisé mécaniquement parce qu'il est supposé être suffisamment « compliant » pour favoriser la relaxation élastique par courbure plutôt que la relaxation par dislocations ou craquelures dans la couche monocristalline superficielle. La potentialité de ces pseudo-substrats pour l'épitaxie sera testée en faisant une reprise de croissance de Si, SiGe ou GaAs . En résumé, nous espérons obtenir une nouvelle famille de pseudo-substrats composés d'une fine couche de IV-IV contrainte en tension sur un substrat « compliant » de silicium poreux partiellement oxydé.