Nanowires for integration on silicon

The objective of this research axis is to use the “nanowires technology” to allow the monolithic integration on silicon of III-V semiconductors and associated functionalities (photonics, photovoltaics, photocatalysis). III-V nanowires are grown by molecular beam epitaxy via the vapor liquid solid method. This method provides a wide variety of structure and morphology with unique control of interfaces and quality of materials. In this context a particular attention is given to the nucleation and the growth mechanisms of nanowires in order to control their morphologies, their crystallographic structures and their organization on the surface. As a follow-up to the ANR INSCOOP project, InAs quantum dots were inserted in InP nanowires of which: 1- the height / diameter ratio of the InAs quantum dot allowed to control the polarization of the emitted light and 2- the optimization of the conical geometry of the nanowires (conical angle ~ 2 °) has made it possible to produce single photon sources that are effective at telecom wavelengths and monolithically integrated on silicon. As part of the ANR HETONAN project, organized networks of nanowires core / shell p-GaAs / p.i.n-Al0.2Ga0.8As were made on silicon, as building block of tandem solar cells. Finally, specific know-how has been developed in the field of hybrid GaAs core / oxide shell (SrTiO3 or TiO2) nanowires for water splitting in the framework of ANR BEEP project.

 

Responsibles: J. Penuelas and M. Gendry

 

Contributors : R. Bachelet, C. Botella, A. Danescu, H. Dumont, M. Gendry, G. Grenet, J. Penuelas, P. Regreny, G. Saint-Girons

 

PhD students :

J.B. Barakat (2011-2015) : « Croissance auto-catalysée de nanofils d’InP sur silicum par épitaxie par jets moléculaires en mode Vapeur-Liquide-Solide. Application aux interconnexions optiques sur puce »

A. Benali (2013-2017) : « Nanofils GaAs autocatalysés pour cellules solaires de 3ème génération sur silicium. Simulation et croissance »

A. Mavel (2013-2017) : « Propriétés optiques de nanofils d’InAs/InP élaborés sur silicium en mode VLS catalysé or-indium »

J. Becdelièvre (2014-2017) : « Nanofils cœur / coquille pour la piézotronique »

X. Guan (2014-2017) : « Croissance de nanofils cœur (semi-conducteur) / coquille (oxyde fonctionnel) »

M. Vettori (2015-2019) : « Nanofils GaAlAs auto-catalysés pour cellules solaires tandem sur silicium »

A. Jaffal (2016-2019) : « InAs quantum dot in a needlelike tapered InP nanowire: a telecom band single photon source monolithically grown on silicon”

T. Dursap (2018-2021) : «Nanofils III-V pour la photoélectrolyse de l’eau»

 

Research projects :

– ANR P2N 2011-2015 : INSCOOP      website: http://inscoop.ec-lyon.fr/

– ANR JCJC 2012-2015 : COSCOF

– CFQCU 2013-2015 : Nanofils et nanostructures semiconductrices: des applications optoélectroniques à spintroniques

– Labex IMUST 2014-2015 : ESOP

– PEPS Cellule Energie de l’INSIS-CNRS 2014-2015 : 1D-RENOX

– BQR ECL 2015 : Intégration de nanofils d’oxydes fonctionnels sur silicium pour la récupération d’énergie en nanoélectronique avancée

– Région ARC 4, 2013-2016 : Nanofils III-V sur Si pour le PV

– API CNRS  2015-2016 :  NANOPHASE

– ANR PGER 2015-2019 : HETONAN          website: https://inl.cnrs.fr/projects/hetonan/

– ANR PRC 2018-2021 : BEEP        website : https://inl.cnrs.fr/projects/beep/

 

Collaborations: C2N-Palaiseau, LTM Grenoble, DOPT-CEA Grenoble, FOTON Rennes, IMEP-LAHC Grenoble, CRMD Orléans, CLYM Lyon, ILM Lyon, Institut Camille Jordan Lyon, UMI-LN2 et Université de Sherbrooke (Canada), Université de Monastir (Tunisie), Université de Keio (Japon), ICMAB-CSIC Barcelone (Espagne), Université de Groninguer (Pays-Bas), INSP Paris, TEMPO – Synchrotron Soleil, ILL Grenoble, Sociétés IT4iP (Belgique), Société SILSEF (France), LCBM Grenoble, SPEC-CEA Saclay, ESRF Grenoble, MATEIS Lyon.

Internal INL collaborations with teams Spectroscopy and Nanomaterials, Nanophotonics, Electronic Devices, Nanolyon platform.

INL CNRS