FAFARD Simon

Ph. D.
Professeur titulaire

Coordonnées

Diplômes

  • B.Sc Physics, (U. Ottawa), 1988
  • Ph.D. Physics (U. Ottawa), 1992
  • Post-Doc (UCSB), 1994

Domaine d'expertise et de recherche

  • Epitaxie de matériaux semiconducteurs (MOCVD, MBE, CBE)
  • Photovoltaïque, cellules solaires, photovoltaïque concentré (CPV)
  • Hétérostructures et nanostructure semiconductrices (QW, QWR, QD)
  • Ingénierie de bande interdite
  • Ingénierie de paramètres de maille en épitaxie
  • Caractérisations de ces matériaux, et d’implémentation de ces nouveaux matériaux ou de ces nouvelles hétérostructures en dispositifs
  • Optoélectronique et photonique
  •  Énergies renouvelables

Activités de recherche

  • Activité de recherche 1: Activité reliée à l'entrepreneuriat et à la collaboration, principalement en épitaxie et en caractérisations.
  • Activité de recherche 2a : Système de croissance épitaxiale hybride. Dans ce projet, nous allons concevoir des systèmes d'épitaxie hybrides capables de croître des hétérostructures III-V, en intégration avec des semiconducteurs du groupe IV, ou avec des alliages II-VI, ou avec des semiconducteurs de type oxyde. En configuration ‘Cluster tool’. Le projet inclus la mise en place de l’infrastructure d’épitaxie requise (cluster tool). le projet permettra l'élargissement des choix de couches disponible pour hétérostructures de hautes qualités. Le projet comprendra aussi la caractérisation des matériaux et leur mise en application pour dispositifs. Permettra aussi l’élaboration de dispositifs avec nouvelles fonctionnalités, surtout si combiné avec techniques de nano-fabrication (e.g. pour SET, CMOS compatible devices, etc) Permettra la recherche de pointe sur les nouvelles conceptions de nanostructures. Le projet s'appuiera sur l'expertise développée avec des partenaires industriels.
  • Activité de recherche 2b : Ingénierie des paramètres de maille des matériaux semiconducteurs. Dans ce projet, nous allons développer des nouvelles stratégies d’épitaxie III-V sur substrats avec décalage de maille cristalline tout en minimisant la densité de défauts cristallins. Par exemple, des hétérostructures III-V avec ‘lattice-mismatch’ significatif. Ceci permettra la croissance de matériaux dissimilaires avec des densités de défauts minimales. Le projet est synergétique avec les procédés de recyclage de substrats. Parmi les objectifs, on élaborera le développement de nouvelles techniques. Ceci permettra l’élargissement des choix de couches disponible pour hétérostructures de hautes qualités. Le projet va inclure la caractérisation des matériaux et leur implémentation en dispositifs. Le projet donne la possibilité d’obtenir de la propriété intellectuelle et des percées importantes. Il pourrait avoir un impact industriel majeur pour les procédés performants, permettant d’explorer des nouveaux dispositifs sur InP ou Si, l’étude des alliages à base de Sb, les substrats virtuels, etc.
  • Activité de recherche 2c : Développement et études de nouveaux composés III-V, incorporant des alliages semiconducteurs avec groupe IIIa dilué. Ce projet permettra d'étudier de nouveaux matériaux semiconducteurs du groupe IIIa dilués, à l'aide d’un système d'épitaxie modifié. On pourra étudier de nouveaux matériaux comme le système de matériaux stratégiques. Les objectifs inclus d’implanter des modifications de machines requises, de développement des nouveaux matériaux, la caractérisation des matériaux et optimisations des procédés, la mise en application en dispositifs. Ceci permettra d’amélioration des choix d’alliages III-V et donc la possibilité d’impact majeur comme pour le cas des nitrures dilués.
  • Activité de recherche 2d : Développement de processus MOCVD et formation de professionnels hautement qualifiés pour MOCVD commercial. Ce projet demande un support industriel externe très fort et soutenu avec des partenaires industriels intéressés. Dans le cadre de ce projet, on ferait l’acquisition d’un réacteur MOCVD Veeco 475 ou Aixtron G4 2800 avec fonds externes. les objectifs inclus l’installation de nouvelles machines, le développement des processus d’intérêt, la caractérisation des matériaux et optimisations des procédés, la formation de professionnels hautement qualifiés (HQP) sur des équipements de fines pointes. Le projet permettra donc l’ajout d’équipement d’épitaxie à la fine pointe de la technologie et l’établissement de reconnaissance en épitaxie à l'échelle internationale.
  • Activité de recherche 3 : Technologies de photovoltaïque concentré (CPV) avancées. Les technologies CPV peuvent bénéficier des futurs progrès au niveau de la cellule. Ceci sera développé conjointement avec les autres programmes d'ingénierie d’hétérostructures mentionnés ci-dessus. Ce projet vise de nouveaux processus micro/nano pour augmenter la performance des modules. On étudiera les processus qui peuvent influencer de manière significative la puissance livrée et/ou le coût moyen actualisé de l'énergie (LCOE) du CPV au niveau du module et système. Le programme développera de nouveaux dispositifs et procédés, par exemple au niveau du packaging. On optimisation du rendement de conversion solaire et optimisation de la gestion de la chaleur ou de la récupération d'énergie thermique pour les systèmes CPV ou de systèmes hybrides. Le projet sera  collaboratif et effectué avec l'appui des partenaires industriels. Le projet bénéficiera grandement du positionnement unique de l'équipe de Sherbrooke dans ce domaine au Canada.
  • Activité de recherche 4 : Innovations en systèmes et technologies d’énergies renouvelables. Le but de ce projet est d'étudier, développer et démontrer des prototypes novateurs de système d’énergies renouvelables dans le but de réduire la dépendance de la population sur le cycle des alcanes. Le programme multidisciplinaire combine plusieurs domaines d’ingénierie incluant: électrique, mécanique, chimique, matériaux, semiconducteurs et civile. La vision de ce programme est de développer des systèmes de production à zéro émission de gaz à effet de serre et capable de cycles renouvelables complets pour des applications à l'échelle industrielle. on fera l’étude de l’intégration de différents systèmes d'énergie, l’étude de différentes chimies pour emmagasinage et déploiement de l’énergie, et l’étude des possibilités de commercialisation.

Activités d'enseignement

  • S3, S7, S8

Communications scientifiques

  • D. Masson, S. Fafard, E. Desfonds, Solar cell and method of fabrication, US patent 8,378,209, Feb. 2013.
  • N. Puetz, S. Fafard, and B. Riel, Method of fabricating semiconductor devices on a group IV substrate with controlled interface properties and diffusion tails, US patent 8,362,460, Jan. 2013.
  • Jacek M. Miloszewski, Marek S. Wartak, Steven G. Wallace, and Simon Fafard, “Theoretical investigation of carrier capture and escape processes in cylindrical quantum dots”, J. Appl. Phys. 114, 154311 (2013).
  • G. Kolhatkar, A. Boucherif, C.E. Valdivia, S.G. Wallace, S. Fafard, V. Aimez, and R. Arès, “Al-enhanced N incorporation in GaNAs alloys grown by chemical beam epitaxy”, J. Crystal Growth, 380, 256–260 (2013).
  • A. Turala, A. Jaouad, D. P. Masson, S. Fafard, R. Arès, and V. Aimez, “Isolation of III-V/Ge Multijunction Solar Cells by Wet Etching”, (7 pages), International Journal of Photoenergy, 2013 (2013), Article ID 583867.
  • B. Paquette, M. DeVita, G. Kolhatkar, A. Turula, A. Boucherif, A. Jaouad, M. Wilkins, J. F. Wheeldon, A. W. Walker, K. Hinzer, S. Fafard, V. Aimez, and R. Arès, “Chemical Beam Epitaxy Growth of AlGaAs/GaAs Tunnel Junctions Using Trimethyl Aluminium for Multijunc-tion Solar Cells,” (4 pages), 9th International Conference on Concentrating Photovoltaic Sys-tems, Miyazaki, Japan, April 15-17, 2013.
  • Fafard, S., Valdivia, C.E., Wallace, S.G., The "fill-factor bias measurement" for ad-vanced triple-junction solar cell characterization and quality control, AIP Conference Proceedings, 1477, 118 (2012).
  • S. Fafard, Apparatus and method to characterize multijunction photovoltaic solar cells, US patent 8,190,386, May 2012. 
  • N. Puetz, S. Fafard, and B. Riel, Method of fabricating semiconductor devices on a group IV substrate with controlled interface properties and diffusion tails, US patent 8,124,958, Feb. 2012.
  • S. Fafard, “Apparatus and method to characterize multijunction photovoltaic solar cells”, US patent 8,073,645, Dec. 2011.
  • S. Fafard, “Solar cell with epitaxially grown quantum dot material”, US patent 7,863,516.
  • N. Puetz, S. Fafard, and B. Riel, “Method of fabricating semiconductor devices on a group IV substrate with controlled interface properties and diffusion tails”, US patent 7,872,252, Jan. 2011.

Autres exemples de communications à fort impact :

  • Bayer, M., Hawrylak, P., Hinzer, K., Fafard, S., Korkusinski, M., Wasilewski, Z.R., Stern, O., Forchel, A., Coupling and entangling of quantum states in quantum dot molecules, Science, 291, 451 (2001).
  • Bayer, M., Stern, O., Hawrylak, P., Fafard, S., Forchel, A., Hidden symmetries in the energy levels of excitonic 'artificial atoms', Nature, 405, 923 (2000).
  • Fafard, S., Hinzer, K., Raymond, S., Dion, M., McCaffrey, J., Feng, Y., Charbonneau, S., Red-emitting semiconductor quantum dot lasers, Science, 274,1350 (1996).
  • Leon, R., Petroff, P.M., Leonard, D., Fafard, S., Spatially resolved visible luminescence of self-assembled semiconductor quantum dots, Science, 267, 1966 (1995).

Autres informations