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Ingénierie des substrats et la croissance épitaxiale avancée pour la production de membranes autoportantes de matériaux semiconducteurs du groupe IV

Date :
Mercredi 26 juin 2024
Heure :
À 9 h 
Type :
Soutenance de thèse
Lieu :
Local P2-1002 de l’Institut interdisciplinaire d’innovation technologique (3IT) et par la plateforme Teams

Description :
Doctorant: Tadeas Hanus

Directeur de recherche: Abderraouf Boucherif

Codirecteur de recherche: Thierno Mamoudou Diallo

Président du jury: Mathieu Picard

Résumé: Les membranes autoportantes à base de semiconducteurs (FSMs) émergent comme des composants prometteurs dans le domaine de la nanoscience et de la technologie des matériaux avancés. Ces FSMs offrent un avantage unique en permettant l'empilement couche par couche de différents matériaux, facilitant l'intégration de propriétés physiques variées tout en maintenant une structure légère et flexible. Cela rend les FSMs idéales pour des applications de pointe en électronique et en optoélectronique, ainsi que pour des architectures de dispositifs novatrices nécessitant un écart par rapport aux substrats rigides traditionnels. L'utilisation des FSMs offre également des avantages de coût significatifs, en particulier pour les matériaux bien plus chers que le silicium traditionnel, car les FSMs n'utilisent qu'une fraction du matériau comparé aux substrats conventionnels. Les FSMs de matériaux de groupe IV sont particulièrement attrayantes en raison de leur haute performance en optoélectronique et en télécommunications, combinées avec leur biocompatibilité et leur nature non toxique par rapport à d'autres groupes de matériaux. Les travaux présentés dans cette thèse décrivent deux techniques prometteuses pour la synthèse de FSMs de haute qualité à partir des matériaux de groupe IV. La première technique se concentre sur l'épitaxie assistée par 2D de semi-conducteurs non polaires, introduisant une nouvelle approche de nucléation par point d'ancrage, qui utilise un traitement plasma pour créer des défauts dans une interface de graphène, servant de sites de nucléation pour la croissance des FSMs. Des couches de germanium de haute qualité sont obtenues sur l'interface de graphène conçue, démontrant le potentiel de cette méthode pour la fabrication de FSMs et l'hétéro-intégration de matériaux 2D et 3D.  La seconde technique explorée est le décollage par porosification, utilisant des nanostructures poreuses pour la fabrication de FSMs. Ici, nous développons la formation de couches de germanium poreuses uniformes par gravure électrochimique bipolaire, avec des propriétés physiques ajustables. Celles-ci servent ensuite de substrat pour la croissance des couches de germanium et leur détachement ultérieur. Les résidus poreux sur le substrat sont ensuite nettoyés par un processus de reconditionnement facile, permettant la réutilisation du substrat, et la production de multiples FSMs à partir du même substrat.