Caractérisation optique de nitrures dilués - FOTON, Rennes

Proposition de stage master 2 au laboratoire FOTON
Université Européenne de Bretagne, INSA Rennes
UMR CNRS 6082 FOTON-OHM, F-35708 RENNES
Encadrant : [email protected]
Caractérisation optique de nanostructures à nitrures dilués.
Le laboratoire Foton FOTON (membre du laboratoire d’excellence COMIN labs et de
l’institut de recherche technologique IRT B-Com) met sa connaissance de la croissance des
semi-conducteurs III-V au profit d’une thématique en plein essor : la photonique sur silicium.
D’ores et déjà, les supercalculateurs font une utilisation massive de composants
optoélectroniques pour faire communiquer par fibre optique tous les microprocesseurs entre
eux. Il est prévu à l’avenir d’intégrer les fonctions optiques au plus près de la puce de silicium
pour réduire la taille des composants, et de grands acteurs du domaine (Intel, HP, IBM) ont
des programmes de développement de la photonique sur silicium. Le laboratoire cherche donc
à réaliser une intégration monolithique de semi-conducteurs III-V, émettant de la lumière, sur
un substrat de silicium qui, ayant un gap indirect, n’en émet pas. Une autre application des
mêmes recherches est la création de cellules solaires multijonctions à fort rendement
exploitant au mieux les propriétés d’absorption des semi-conducteurs III-V et du silicium.
Afin de créer des lasers fonctionnant sur silicium, il est important de créer des
matériaux de bonne qualité cristalline, car les défauts sont des centres de recombinaisons non
radiatives très efficaces. Pour cela, nous mettons au point en parallèle la croissance du GaP
sur Si et la croissance de zones actives sur substrat de GaP, à base de nitrures dilués tels que
GaPN ou Ga(NAsP), ou encore à base de boîtes quantiques InGaAs.
Le stage consistera en l’étude de ces échantillons par spectroscopie de
photoluminescence (PL) et d’excitation de la photoluminescence (PLE). La PL en fonction de
la température est directement reliée à la densité de défauts par les recombinaisons non
radiatives des porteurs. La PLE, dans laquelle on vient scanner la longueur d’onde
d’excitation de l’échantillon, a une sensibilité importante à la densité d’états du système et à
la relaxation des porteurs vers les centres radiatifs (clusters d’azote). En combinant ces deux
techniques de caractérisation, il sera possible de clarifier la structure électronique des
matériaux et d’améliorer leur qualité en tant que milieu actif d’un laser. L’analyse des
spectres obtenus se fera en collaboration étroite avec l’ensemble de l’équipe OHM, qui
dispose de moyens de caractérisation structurale (MEB, diffraction des rayons X, AFM …) et
de simulation par des méthodes ab initio et de liaisons fortes. Le stage sera rémunéré sur le
projet ANR SINPHONIC.