Post-doctorat (H/F) synthèse de matériaux métastables et caractérisations electro-optiques

Missions :
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Le contrôle du polytypisme cristallin (c'est-à-dire la différence dans la séquence d'empilement de la couche de construction) est une voie émergente pour modifier les propriétés des matériaux et créer de nouvelles fonctionnalités. La plupart des semi-conducteurs, comme le Si, le Ge et le GaAs, cristallisent dans la structure cubique (3C), mais ils peuvent également être stabilisés par un empilement polytypique à symétrie hexagonale (2H et 4H). Plus précisément, la réduction de la symétrie cristalline modifie fortement la structure des bandes électroniques. Elle s'avère être un moyen précieux d'ingénierie des bandes électroniques. En particulier, structures hexagonales 2H et 4H du Ge présentent une bande interdite directe et des capacités d'émission de lumière efficaces [1]. Ces matériaux promettent des fonctionnalités photoniques compatibles avec la technologie du silicium. Les points quantiques (QD) en hex-Ge seraient particulièrement bien adaptés aux sources de photons uniques.
Au mépris des considérations énergétiques cristallines, les phases métastables hexagonales peuvent être stabilisées en utilisant une cinétique de croissance bien adaptée[2]. Jusqu'à présent, la croissance contrôlée de GaAs métastable hexagonal n'a été réalisée qu'en utilisant la croissance vapeur-liquide-solide sous la forme de nanofils III-V. Récemment, nous avons réalisé une épitaxie disruptive de phases planaires de GaAs métastable hexagonal. Récemment, nous avons réalisé une épitaxie disruptive de couches planaires de GaAs hexagonal métastable. Cette avancée permet une caractérisation complète du GaAs hexagonal. En outre, cette couche mince de GaAs hexagonal est utilisée comme modèle pour l'intégration et la conception de Si(1-x)Gex hexagonal pour l'émission de lumière.
[1] E. Fadaly et al. Nature 2020, 580, 205-209 doi : 10.1038/s41586-020-2150-y
[2] L. Vincent et al, Adv. Materials Interfaces 9, 2102340 (2022)
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Des couches minces de GaAs avec la séquence d'empilement wurtzite (2H) et 4H sont déposées par hétéroépitaxie sur des substrats adéquats et orientés, en utilisant l'UHV-VPE. Le premier objectif est d'améliorer la qualité cristalline des couches en optimisant la préparation de la surface du substrat et les conditions de croissance. Le défi est de maintenir la structure hexagonale pendant la croissance avec une densité de défauts réduite. Une attention particulière sera accordée à la formation et à la nature des défauts d'empilement qui conduiraient le matériau à se transformer en structure cubique. La quantification du rendement de l'hexagonalité nécessitera des développements expérimentaux basés sur la corrélation croisée des caractérisations structurelles.
Ces couches hexagonales de GaAs seront entièrement caractérisées à l'aide de mesures électriques et optiques standard afin de réaliser une étude complète du potentiel de ce matériau. L'empilement hexa
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