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Compliance des hétérointerfaces semiconducteur/oxyde pour l'intégration monolithique d'InP sur Si(001) – COMPHETI

Résumé de soumission

Le désaccord paramétrique entre une couche épitaxiée et son substrat constitue l'une des limites majeures de l'épitaxie. Il conduit, pour les systèmes épitaxiés « standard » (III-V, IV-IV,…) à la formation de défauts traversant qui dégradent la qualité structurale et électronique des hétérostructures. Dépasser cette limitation aurait un impact fort tant d'un point de vue fondamental que d'un point de vue applicatif. Ceci contribuerait à résoudre un problème scientifique qui a suscité d'intenses recherches pendant les dernières décennies, sans aboutir à la définition de solutions satisfaisantes. Ceci ouvrirait également une voie vers la fabrication monolithique (par épitaxie directe) de systèmes hybrides combinant sur une plateforme universelle en silicium des fonctionnalités microélectroniques, optoélectroniques ou basées sur l'utilisation du spin. En effet, les matériaux épitaxiés ne seraient plus choisis en fonction du désaccord paramétrique avec le substrat, mais en fonction de leurs propriétés physiques.
Nous avons récemment découvert que les hétérointerfaces semiconducteurs/oxydes étaient capables d'accommoder des désaccords paramétriques très élevés. En particulier, lorsqu'ils sont épitaxiés sur des couches tampons crystallines d'oxyde/Si (SrTiO3/Si, BaSrTiO3 or LaAlO3/SrTiO3/Si, Gd2O3/Si, Al2O3/Si), les III-V ou le Ge prennent leur paramètre de maille massif dès le début de la croissance, et ne contiennent aucun défaut traversant lié à un quelconque mécanisme de relaxation plastique. D'après notre compréhension actuelle, ce comportement est lié aux énergies d'interface élevées et aux forts désaccords paramétriques qui caractérisent ces systèmes. Nous avons pu observer à température ambiante la photoluminescence d'un puits quantique d'InAsP/InP intégré de manière monolithique sur SrTiO3/Si(001). Ce résultat atteste des potentialités de notre approche. Les deux objectifs principaux de COMPHETI sont : - Comprendre la physique des interfaces semiconducteur/oxyde - Valider notre approche pour le système InP/oxyde pérovskite/Si 001).
COMPHETI impliquera la fabrication d'oxydes cristallins sur Si et de semiconducteurs/oxyde/Si par épitaxie par jets moléculaires, des études structurales avancées des propriétés physicochimiques des interfaces (analyses de surface in-situ, microscopie électronique en transmission, diffractions des rayons X, expériences synchrotron in et ex situ à l'ESRF), des modélisations microscopiques des interfaces et des mécanismes de croissance (approches ab-initio et semi-empiriques), l'évaluation de la qualité structurale des hétérostructures et l'analyse de leurs propriétés électroniques et optiques (mobilité de Hall, expériences de photoluminescence résolues en temps et en fonction de la température). Des lasers seront fabriqués et étudiés pour évaluer le potentiel applicatif de notre approche.

Coordination du projet

L'auteur de ce résumé est le coordinateur du projet, qui est responsable du contenu de ce résumé. L'ANR décline par conséquent toute responsabilité quant à son contenu.

Partenaire

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Début et durée du projet scientifique : - 0 Mois

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