Passivation Efficace de InP dans l'Ammoniac Liquide – EPINAL

Le contrôle de la chimie de surface ou interface est l'une des étapes clés dans la maîtrise des nano technologies électriques et photonique destinées aux composants industriels à fortes valeurs ajoutées. Ce constat est généralement observé pour les III-Vs où il est encore difficile d'atteindre leurs performances exceptionnelles prédites par la physique.

Le programme d’EPINAL repose sur une passivation recouvrant entièrement la surface d’InP par un film ultra mince de polyphosphazene. C’est une passivation originale et inédite sur les semiconducteurs III-V. Elle implique une chimie contrôlée des liaisons "P-N" à l'échelle nanométrique, obtenue par voie électrochimique et electroless dans l’ammoniac liquide (-55°C, pression atmosphérique). EPINAL repose sur un projet pluridisciplinaire rassemblant 4 groupes de recherche académiques (ILV, LPN, ICMPE et IRDEP). Cette approche multidisciplinaire très contrastée mais complémentaire (chimie, électrochimie, physique et optique) est une façon inhabituelle de procéder et novatrice et délimiter les performances des films de passivation sur la surface de semiconducteurs. EPINAL vise ainsi les modifications fondamentales intervenant à l’interface afin de comprendre et ainsi révéler la meilleure passivation possible.

Les résultats préliminaires obtenus par le consortium sont encourageants sur InP par voie électrochimique. La formation du film est en effet parfaitement contrôlée par voie électrochimique (épaisseur, homogénéité, distribution spatiale). La stabilité chimique du film est révélée sur différents solvants, la stabilité thermique et la fonctionnalisation du film par complexation de fragments inorganiques sont démontrés comme la potentialité d’étendre ce processus de passivation à la formation de motif en utilisant des masques de SiO2.

Cette passivation sera explorée sur d'autre III-Vs impliquant de nouvelles liaisons "III-N" telles que "Sb-N", "Ga-N" présents dans de nombreux alliages ternaires et quaternaires. Le succès de cette passivation étendue à d’autres semi-conducteurs III-Vs permettrait de nombreuses applications dans le domaine de la microélectronique et des dispositifs optoélectroniques. Citons, sans être exhaustif, la passivation sur les faces clivées ou gravées, de guides d'ondes de SC lasers pour les rendre résistants vis-à-vis des densités de puissance optique élevée. Les traitements à haute réflectivité des faces de miroir pour augmenter les performances des lasers sont également essentiels. La passivation et l'isolation des rubans laser pour la technologie de guide d'onde à crête profonde constituent aussi d'autres exemples.