Intégration monolithique des nitrures du groupe III sur le TiN métallique : Une voie vers l'opto électronique avancée – MINT

Le projet « MINT » propose de nouveaux types de dispositifs (opto)électroniques à base de nitrure du groupe III en développant une structure semi-conductrice sur métal entièrement épitaxiée. Une couche mince conductrice de TiN sert d'électrode inférieure intégrée pour alimenter des microdiodes électroluminescentes à base de GaN et des filtres à ondes acoustiques de volume à base d'AlN épitaxié. Ce concept innovant simplifie le procédé de fabrication du dispositif en le réduisant principalement au dépôt du contact supérieur, ce qui permet d'obtenir une région active prise en sandwich entre deux électrodes et alimentée verticalement. L'électrode inférieure TiN assure en outre une dissipation efficace de la chaleur et une rétro-réflexion de la lumière émise. Pour permettre une qualité cristalline élevée de la région active malgré les différences chimiques et cristallines entre le métal et le semi-conducteur, nous utilisons l'épitaxie par jets moléculaires pour faire croître des germes sous forme de nanofils GaN et AlN exempts de défauts cristallins sur le film TiN réfractaire. Ensuite, la surcroissance latérale par dépôt chimique en phase vapeur aux organométalliques permet d'obtenir des microplaquettes de forme hexagonale ou des couches de GaN et d'AlN entièrement coalescées. Des études structurales et optiques détaillées de l'interface semi-conducteur-métal, ainsi qu’à la coalescence entre les micropalettes vont permettre d’étudier les mécanismes de formation des défauts éventuels et d’optimiser en retour les conditions de croissance et la morphologie des nanofils. En outre, les études microstructurales des dispositifs traité permettront d'identifier l'impact de ces défauts sur les performances du dispositif. Enfin nous explorerons la possibilité de réaliser des dispositifs flexibles en transférant les protocoles de croissance sur des feuillets de graphène et de Ti polycristallin, ce dernier matériau permettant potentiellement une fabrication à très grande échelle.