Caractérisation des contraintes à l'échelle nanométrique dans le silicium dopé erbium – NaSCEr

La caractérisation des contraintes à l'échelle nanométrique dans les dispositifs en silicium est d'une grande importance pour le traitement de l'information classique et quantique. La contrainte peut être considérée alternativement comme une source d'inhomogénéité à surmonter ou comme un vecteur d'interaction entre des systèmes quantiques. La caractérisation classique par diffraction de rayons X ne permet toutefois pas d'atteindre une résolution nanométrique. Nous dépasserions cette limite dans le projet NaSCEr en mesurant le décalage de fréquence induit par la déformation d'émetteurs d'erbium implantés dans des nanostructures de silicium. Les objectifs sont: 1) La génération de couches de silicium homogènes avec une déformation contrôlée par croissance d'hétérostructures de 28Si et 28Si76Ge purifiées isotopiquement. 2) La spectroscopie haute résolution des déplacements induits par la déformation sur des erbiums individuels dans des nanostructures. 3) La compréhension de la déformation induite par l'excitation optique de l'erbium dans le silicium. 4) La relaxation des contraintes dans les dispositifs à cristaux photoniques à l'échelle nanométrique.
Notre proposition agrège des activités de nanofabrication et de mesures, qui comprennent la croissance de films minces de Si isotopiquement pur (K. Gradwohl), l'intégration de l'erbium dans les nanostructures de Si (A. Reiserer), et la caractérisation de la déformation et sa modélisation pour des émetteurs insérés dans des cristaux (T. Chanelière et L. De Santis). Le projet améliorera la compréhension du système Er:Si, qui est une plate-forme prometteuse pour l'information quantique. En outre, il permettra de mieux comprendre la relaxation des contraintes dans les dispositifs nanométriques, depuis les transistors haute-densité jusqu'aux dispositifs à boites quantiques. Enfin, il permettra la réalisation de systèmes nanomécaniques couplés au spin dans Er:Si et ouvrira ainsi la voie vers l'optomécanique non linéaire.