Matériaux et dispositifs photoniques III-V/Si

Correspondant: Yoan LEGER

La thématique de recherche « Matériaux et dispositifs photoniques III-V/Si » s’inscrit dans l’axe « Photonique hyperfréquence et THz − Communications optiques » de l’Institut FOTON.

Le développement de filières de semiconducteurs III-V épitaxiés sur substrat de silicium présente un intérêt majeur dans plusieurs secteurs de recherche, de la photonique intégrée (lasers, composants non-linéaires) au photovoltaïque, en premier lieu pour des raisons de réduction des coûts de production (le coût d’un substrat de Si peut être jusque 200 fois plus faible que celui d’un substrat III-V) et de scalabilité des procédés de fabrication.

Aujourd’hui encore, la physique de la croissance de semiconducteurs III-V sur silicium n’est pas maitrisée pour de nombreux composés III-V. Depuis plusieurs années, le département OHM a développé un savoir-faire reconnu dans la croissance par épitaxie par jet moléculaire de binaires (GaP, GaAs) et ternaires (InGaP, GaPSb) III-V sur silicium, et une compréhension poussée des propriétés optiques et électroniques de ces matériaux (principalement liées à l’inversion de polarité cristalline locale observée dans les couches III-V/Si).

Ces filières offrent en outre des avantages spécifiques pour le développement d’applications cibles de l’institut FOTON :

La sélectivité chimique entre III-V et Si est un atout majeur dans le développement de plateformes photoniques dite « sur-isolant ».
L’inversion de polarité cristalline au sein des couches épitaxiées de III-V/Si ouvre de nouvelles voies d’exploration en photonique non-linéaire.
Des propriétés de transport sélectif observées au niveau des parois entre domaines de polarité cristalline opposés pourraient bénéficier aux dispositifs de conversion d’énergie solaire.