Epitaxie de Ferroelectrique Pb(Zr,Ti)O3 sur GaAs

L’INL, en collaboration avec l’IEF et le LPN, a démontré l’intégration par épitaxie de couches minces monocristallines de Pb(Zr,Ti)O3 (PZT) sur GaAs. Ces couches minces ont été épitaxiées par ablation laser (PLD) sur des templates de SrTiO3/GaAs fabriqués par épitaxie par jets moléculaires (EJM). Ces templates présentent une excellente qualité structurale, et l’interface SrTiO3/GaAs est abrupte à l’échelle atomique. Des mesures locales (PFM : piezoforce microscopy) et macroscopiques (mesures C-V) indiquent que le PZT est ferroélectrique. Il présente une permittivité relative de 164. Ce résultat ouvre d’importantes perspectives pour la fabrication de composants nouveaux exploitant le couplage entre les propriétés physiques des oxydes fonctionnels et des semiconducteurs. En particulier, l’intégration de couches minces monocristallines de PZT sur GaAs est intéressante pour des applications en photonique basées par exemple sur la modulation ultrarapide et non-volatile des propriétés optiques du GaAs par la contrainte induite par la couche de PZT.

Légende:
(a): Vue TEM du template de SrTiO3/GaAs fabriqué par EJM et utilisé pour la croissance par PLD de la couche mince de PZT. (b): caractéristique C-V de l’empilement épitaxié (PZT/STO/GaAs) relevé en utilisant des électrodes interdigitées. La forme « en papillon » de cette caractéristique indique que la couche mince de PZT est ferroélectrique.

Contact: Guillaume SAINT-GIRONS

Références:
L. Louahadj, D. Le Bourdais, L. Largeau, G. Agnus, L. Mazet, R. Bachelet, P. Regreny, D. Albertini, V. Pillard, C. Dubourdieu, B. Gautier, P. Lecoeur and G. Saint-Girons, Appl. Phys. Lett. 103, 212901, (2013).

Collaborations:
Philippe Lecoeur, Guillaume Agnus et al., Institut d’Electronique Fondamentale, IEF (Orsay, France)
Ludovic Largeau, Laboratoire de Photonique et de Nanostructures, LPN (Marcoussis, France)