mAtériaux biDimensIonnels pour les Composants élecTroniques

L’objectif de cette action concerte´e transverse est d’adresser les verrous qui bloquent jusqu’a` pre´sent l’inte´gration des mate´riaux bidimensionnels (Mate´riaux 2D) dans la filie`re e´lectronique.

Ces mate´riaux 2D n’ont pas e´te´ adopte´s jusqu’a` pre´sent par une filie`re industrielle malgre´ les performances remarquables au niveau des composants individuels. Nous proposons de montrer qu’il est possible d’obtenir des mate´riaux 2D monocristallins sur de grandes surfaces (taille du substrat), de pouvoir former des empilements d’he´te´rostructures complexes soit par croissance in- situ, soit par report par collage avec contro^le de l’angle d’empilement et d’inte´grer ces mate´riaux sur la plateforme silicium de re´fe´rence pour la microe´lectronique.

En s’appuyant sur le de´veloppement avance´ des mate´riaux et des technologies de report, la de´monstration de composants a` base de mate´riaux 2D devra re´pondre aux enjeux de certains des projets cible´s du PEPR-ELECTRONIQUE. Les démonstrateurs visés sont des composants RF à base d’hétérostructures de van der Waals pour la 5G et au-delà.

Cette action transverse rassemble cinq laboratoires (SPINTEC, CRHEA, IEMN, LAF, CEA- LETI) qui apportent leur expertise dans la croissance e´pitaxiale par diffe´rentes techniques (MBE, CVD, PLD), le report des mate´riaux 2D par collage et micromanipulation, la technologie des composants e´lectroniques et les plateformes de caracte´risation des composants. Des actions communes avec les consortiums des projets cible´s seront engage´es afin de re´pondre avec les mate´riaux 2D aux besoins identifie´s dans chaque filie`re.

Au cours de l'anne´e 2024, des e´pitaxies de mate´riaux 2D en grande surface ont e´te´ re´alise´es sur substrats GaP ou GaN. Des switchs RF sur puces ont été fabriqués et caractérisés avec des matériaux 2D produits par PLD ou ALD (performances allant de quelques dizaines de GHz au THz). Des hétérostructures van der Waals complexes ont été réalisées par ALD. Le transfert de graphène pleine plaque a été optimisé. La croissance d'un matériau 2D ferroélectrique (In₂Se₃) a été étudiée.