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Proposition de stage post-doctoral

Dispositifs photoniques IV-IV à déformation pilotable : application à l’émission et la détection de lumière

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Publié le 6 septembre 2022
Résumé du projet
La déformation de la maille cristalline d’un semi-conducteur est un outil très puissant permettant de contrôler de nombreuses propriétés telles que sa longueur d’onde d’émission, sa mobilité … Un enjeu de premier plan est de pouvoir générer cette déformation dans des gammes importantes (multi%), et de manière réversible et contrôlée. L’amplification locale de la déformation au sein de microstructures est une technique récente permettant d’accumuler localement dans une constriction micronique, telle qu’un micropont, des quantités significatives de déformation (jusqu’à 4.9% pour Ge[1]), ce qui permet de modifier profondément les propriétés électroniques du semi-conducteur de départ. Cette approche a été mise en œuvre dans des architectures de microlasers en GeSn ainsi fortement déformés au sein du laboratoire SiNaPS [2]. Ces structures ne permettent cependant pas aujourd’hui de moduler sur demande la déformation imposée au sein d’un même composant (et donc la longueur d’onde d’émission), celle-ci étant gelée par « design », bien qu’une réduction d’environ 50% de l’énergie de gap ait été produite par déformation. L’objectif de ce post doctorat de 18 mois est donc de réaliser des dispositifs photoniques de la famille des MOEM (microsystèmes opto-électro mécaniques) permettant de combiner l’amplification locale de la déformation dans le semi-conducteur, à une fonction d’actionnement via un stimulus externe, pour aller vers 1-une microsource laser accordable large bande en longueur d’onde par le biais d’une commande externe et 2-de nouveaux types de photodétecteurs, le tout en technologie IV-IV (Si, Ge, et Ge1-xSnx). Ce travail entre dans le cadre d’une collaboration de longue date entre les instituts IRIG et LETI du CEA Grenoble concernant la réalisation de sources lasers compatibles Si et sera basé au laboratoire SiNaPS de l’IRIG. Une forte interaction avec les partenaires du LETI est attendue (collaboration sur les aspects croissance, matériau).

Exemple de microlaser compatible Si (GeSn) et ayant une zone de gain en cristal déformé pour l’adaptation de la longueur d’onde d’émission laser.

Le ou la candidat(e) aura la charge de réaliser les composants en salle blanche sur la Plateforme Technologique Amont (PTA : lithographie, gravure sèche, métallisation, bonding) et de mener les caractérisations optiques et matériaux (microRaman, photoluminescence, MEB…) à l’IRIG-PHELIQS et au LETI. Un doctorat dans le domaine de la physique des semiconducteurs ou de la photonique est attendu, ainsi qu’une expertise en micro-nanofabrication.

Date souhaitée de début
02 janvier 2023

Contact / Encadrant
Nicolas Pauc 

Lieu de travail
Laboratoire Pheliqs
Équipe Sinaps
CEA-Grenoble

Mots clefs
Composants et équipements électroniques, couches minces, gravure, Laser, microtechnologies, Nanocaractérisation, Optique et optronique, Optique et Photonique, Opto-électronique, Photonique, Photonique sur Silicium, Physique, Physique de l'état condensé, chimie et nanosciences, physique des composants, Physique des solides, cristallographie, piézoélectricité, Sciences pour l'ingénieur, semiconducteur, Technologies micro et nano, Matériaux et procédés émergents pour les nanotechnologies et la microélectronique, Matériaux, physique du solide, Optique et optronique, Photonique, imageurs et écrans, Physique du solide, surfaces et interfaces, Technologies micro et nano, Irig, Pheliqs

Références bibliographiques
[1] A. Gassenq et al, Accurate strain measurements in highly strained Ge microbridges, Appl. Phys. Lett. 108: 241902 (2016)
[2] J. Chrétien et al, GeSn lasers covering a wide wavelength range thanks to uniaxial tensile strain, ACS Photonics6(10): 2462–2469 (2019)