novembre 2021 – octobre 2025
Projet ANR-21-CE24-0006 (ANR)
Ce projet a pour but de mener des investigations in situ pour élucider la formation de défauts hétéroépitaxiaux III-V/Si, suivre en temps réel leur évolution structurelle et identifier des stratégies pour y remédier.
Sommaire
Contexte
L’intégration de semi-conducteurs composés III-V sur des substrats en Si (001) est un défi de longue date, qui a motivé de nombreuses recherches au cours des 40 dernières années. Cette intégration est une voie pour réduire considérablement le coût de fabrication de nombreux dispositifs puisque les procédés industriels standard en Si offrent les avantages d’un substrat moins cher et plus grand. De plus, une large gamme de dispositifs photoniques passifs et leur technologie de fabrication mature sont disponibles sur la plateforme Si. Cela donne une plus grande flexibilité pour concevoir des circuits intégrés photoniques (PIC) par rapport aux technologies III-V pures et ouvre un certain nombre de possibilités, par ex. dans le domaine des lasers, de la production d’énergie photovoltaïque ou le stockage d’énergie via la production d’hydrogène solaire. Dans ce contexte, l’épitaxie de semiconducteurs III-V sur Si (001) est hautement stratégique, mais les nombreux défauts cristallins créés dès l’étape de nucléation, sont un obstacle au développement de la photonique sur Si.
Objectifs
Nous proposons d’explorer in situ et à l’échelle atomique, la formation des défauts III-V/Si, de suivre en temps réel leur évolution structurelle et d’identifier des stratégies pendant la croissance pour les rendre moins nuisibles. Nous configurerons NanoMAX (un microscope électronique en transmission équipé de sources de jets moléculaires) pour atteindre ces objectifs. Les conditions initiales reproduiront celles utilisées dans les bâtis MBE conventionnels et à leur tour, les conditions optimisées dans NanoMAX seront appliquées à la croissance d’hétérostructures pour dispositifs. L’interprétation des observations in situ sera accompagnée de calculs DFT, de caractérisations ex situ et de la mesure des performances des dispositifs fabriqués avec des conditions de nucléation optimisées.
Phases
Le projet NUAGES fait suite au projet ANR ANTIPODE terminé en 2018 visant à clarifier les mécanismes de nucléation des semi-conducteurs III-V sur Si.
Production scientifique
Documents récupérés de l'archive ouverte HAL 
Partenaires
C2N (Paris-Saclay), Inst. FOTON (Rennes), IES (Montpellier).
Coordinateur
Gilles PATRIARCHE (C2N)
Coordinateur iFOTON: Charles CORNET (Foton-OHM)
Financement
ANR (425 k€)
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