Le développement de filières de semiconducteurs III-V épitaxiés sur substrat silicium (Si) présente un intérêt majeur dans plusieurs secteurs de recherche: De la photonique intégrée (lasers, composants non-linéaires) jusqu’au photovoltaïque. Cette volonté très forte d’intégrer les semiconducteurs III-V sur le Si repose en premier lieu sur la réduction des coûts de production (le coût d’un substrat Si pouvant être jusque 200 fois plus faible que celui d’un substrat III-V), mais aussi de scalabilité des procédés technologiques de fabrication.
Aujourd’hui encore, la physique de la croissance des semiconducteurs sur Si n’est pas maitrisée pour de nombreux composés matériaux de la filière III-V. Depuis plusieurs années, la plateforme nanoRennes a développé un savoir-faire reconnu dans la croissance MBE d’alliages III-V binaires (GaP, GaAs) ou ternaires (InGaP, GaPSb) directement sur Si.
Ce savoir-faire et les nombreuses études qui ont été conduites par l’équipe OHM de l’Institut FOTON ont permis d’aboutir à une compréhension poussée des propriétés optiques et électroniques de ces matériaux qui sont principalement liées à l’inversion de polarité cristalline locale observée dans les couches III-V réalisées sur Si.
Les filières matériaux citées ci-dessus offrent en outre des avantages spécifiques pour le développement de nombreuses applications :
– 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.
Faits marquants
