Nanophotonique à base de nitrures intégrée sur silicium – SINPHONI

L’intérêt des matériaux nitrures (GaN, AlN, InN et leurs alliages) pour la réalisation de sources de lumière aux courtes longueurs d’onde (visible - proche UV) est aujourd’hui une évidence et une réalité. Cependant afin d’étendre encore davantage leur champ d’applications, il s’avère indispensable d’améliorer les performances de ces composants, d’étendre leur gamme d’émission et sans doute aussi, d’imaginer de nouveaux dispositifs. Le projet SINPHONI a pour ambition de réaliser des percées significatives afin de répondre à ces attentes. SINPHONI a pour objectif la fabrication et l’étude de cristaux photoniques (PC) 2D (membranes) à base de nitrures contenant des boîtes quantiques (QDs) GaN. Le projet repose sur un procédé de fabrication original faisant l’objet d’un brevet : un PC est gravé dans un substrat de silicium, puis une croissance épitaxiale conforme de matériaux nitrures contenant des QDs est réalisée sur le PC en silicium et finalement la membrane est libérée par gravure sélective. Cette approche innovante permet de contourner les difficultés liées à la gravure des matériaux nitrures et doit permettre de réaliser des nanocavités photoniques de faible volume et de haut facteur de qualité, le tout intégré sur silicium. D’un point de vue fondamental, ce projet va permettre d’étudier le couplage entre QDs et modes optiques confinés aux courtes longueurs d’ondes avec l’objectif de mettre en évidence des effets de cavités à température ambiante comme l’exaltation de l’émission spontanée et l’effet Purcell. Le but ultime est nettement plus appliqué puisqu’il s’agit de démontrer la réalisation de micro-nanolasers UV faible seuil pompés optiquement intégrés sur silicium. La réalisation de composants pratiques (injection électrique en particulier) dépasse le strict cadre de SINPHONI, mais ce projet doit permettre de mettre en place les briques de base afin étendre la gamme d’émission vers l’UV, d’intégrer des émetteurs sur silicium et donc de réduire significativement le coût.