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Équipe Silicium Nanoélectronique Photonique et Structures (SiNaPS)

Publié le 9 mai 2022
Responsable de SiNaPS

Emmanuel Hadji

Biographie
Silicium Nanoélectronique Photonique et Structures (SiNaPS)
Tel. : +33 4 38 78 38 08
Fax : +33 4 38 78 51 97


Présentation de SiNaPS

L'équipe SiNaPS étudie les nouveaux phénomènes physiques apparaissant lorsque le silicium est réduit à l'échelle nanométrique. Notre objectif est de dévoiler de nouveaux dispositifs basés sur la compréhension de ces phénomènes et d'explorer leurs applications futures. Par conséquent, la recherche SiNaPS s'étend de la croissance des matériaux et de la nanotechnologie à la caractérisation des propriétés électroniques / structurelles / optiques des nanostructures, jusqu'à la fabrication de prototypes de nanodispositifs.
Nos efforts sont concentrés sur deux domaines : la physique des nanostructures à base de silicium et de germanium (nanofils, boîtes quantiques et alliages GeMn nanostructurés) et l'optique des microstructures optiques à longueur d'onde, à savoir les cristaux photoniques et les microcavités.



Activités de recherche

Parmi les principales réalisations, dans le domaine des nanostructures du groupe IV, la croissance de nanofils cristallins Si et Ge de diamètre sub-5 nm, la croissance de nanofils de silicium nanostructurés (ramifiés), la nanofabrication de matrices poreuses en alumine, la croissance de GeMn nanostructurée les alliages contenant une phase ferromagnétique à Tc élevée (> 400 K). Aux frontières de l'électronique et de l'optique, nous avons étudié les mécanismes de recombinaison des porteurs et d'émission de lumière dans des couches minces de silicium sur isolant (SOI) où nous avons démontré la condensation de Fermi-Dirac d'excitons dans un liquide métallique. Dans le domaine de la nanophotonique, nous avons mis en évidence le potentiel des microcavités SOI et des structures cristallines photoniques pour contrôler le diagramme de rayonnement des photons. Nous avons également démontré une forte amélioration de l'extraction de la lumière (2 ordres de grandeur) par des cristaux photoniques SOI à faible vitesse de groupe. Enfin, nous avons appliqué nos efforts à la recherche d'un confinement ultra-puissant de la lumière dans des nanocavités Q élevées (Q> 60 000 pour V = 0,6 (l/n)3) et à la fabrication de galeries toroïdales fonctionnalisées en Terres Rares (Er) microrésonateurs pour la future génération de lumière sur puce.

Au cours de la période considérée, le laboratoire a également lancé le laboratoire virtuel SiNOPTIQ avec l'Institut Carnot de Bourgogne pour poursuivre ses recherches dans le domaine de la nanophotonique en champ proche. Parallèlement, nous avons démarré, en association avec le Laboratoire des Technologies de la Microélectronique, la plateforme NanoS dédiée à la synthèse de nanostructures et à leur assemblage en nanodispositifs.



Outils de recherche, méthodes

L'équipe exploite une chambre MBE et une chambre CVD pour l'épitaxie de nanostructures de groupe IV, plus une chambre de dépôt de faisceau électronique sous vide dédiée au dépôt de films d'oxyde et de métal. La caractérisation structurale est basée sur une STM basse température avec des capacités de croissance in situ, des équipements SEM et TEM situés sur la Plateforme de Nanocaractérisation (PFNC) au sein de Minatec, ainsi que des techniques de diffraction des rayons X à proximité du Synchrotron Européen. Pour la nanofabrication, le laboratoire fait un usage intensif de la Plateforme Technologique Amont (PTA) et entretient des collaborations étroites avec les équipes du CEA et du CNRS opérant dans les installations du Léti. Au fil des ans, le laboratoire a développé de manière intensive des outils de caractérisation spectroscopique tels que : mesures de durée de vie et spectroscopie à basse température, spectroscopie résolue spatialement à l'échelle du micron, spectroscopie guidée par ondes et microscopie optique en champ proche.




Un peu plus nous concernant…