Matériaux fonctionnels

L’INL développe des filières de matériaux semiconducteurs standard (III-V, Si) et de (nano)matériaux originaux (oxydes fonctionnels, nanofils III-V, nanofils hybrides III-V/oxyde, silicium poreux) visant les domaines de l’électronique, de la photonique et de la récupération d’énergie.

L’axe thématique s’appuie sur deux équipes de recherche : Hétéroépitaxie et Nanostructures et Spectroscopies et Nanomatériaux.

Objectifs

Dans le domaine des micro-nanotechnologies pour l’électronique, la photonique ou la récupération d’énergie, les nouvelles avancées passent souvent par le développement de nouveaux matériaux ou procédés. La stratégie de l’INL s’inscrit résolument dans ce contexte. Il s’agit d’une part, d’avoir la maîtrise, totale ou partielle, de filières de matériaux semiconducteurs standard (III-V, Si) et d’autre part, de viser le développement de (nano)matériaux originaux (oxydes fonctionnels, nanofils III-V, nanofils hybrides III-V/oxyde, silicium poreux), afin de permettre la mise en œuvre de filières technologiques complètes qui assureront à l’INL spécificité et autonomie.

L’INL dispose de moyens d’épitaxie importants (3 réacteurs EJM, 1 réacteur ALD, 1 réacteur PECVD, 1 réacteur de pulvérisation cathodique ainsi que installations pour les dépôts par sol-gel et CSD ) qui permettent de couvrir et de combiner les filières Si, III-V et oxydes et les nanostructures associées, de divers moyens de nanostructuration de surface et de volume notamment par anodisation électrochimique et de compétences en (nano)caractérisation : RHEED, DRX, TEM, AFM, XPS/XPD, RBS, spectroscopies optiques, électro-optiques et électriques.

Chiffres clés

pictogramme CNRS
12
Enseignants-chercheurs
pictogramme CNRS
10
Chercheurs CNRS
pictogramme CNRS
24
Doctorants et post doctorants

Activités scientifiques

Technologies oxydes fonctionnels/semiconducteurs

  • Intégration d’oxydes fonctionnels (ferroélectriques, piézoélectriques, thermo et pyroélectriques) sur Si pour la nanoélectronique, les M(N)EMs et la récupération d’énergie.
  • Hétérostructures combinant oxydes fonctionnels et semiconducteurs III-V, intégrées sur Si pour la photonique.
  • Intégration fonctionnelle

Nanostructures épitaxiées

  • Nanofils III-V sur Si pour la photonique et le photovoltaïque
  • Nanofils hybrides III-V/oxyde pour la récupération d’énergie
  • Nanostructuration de surface pour le positionnement

Nanostructuration des matériaux

  • Nanostructuration par anodisation de Si (poreux) et de SiC pour le marquage cellulaire, la détection et la « solotronic »
  • Synthèse par voies physiques de nanoparticules d’oxydes métalliques (ZnO) pour l’énergie (PV et éclairage)

Hétérostructures et boîtes quantiques III-V pour la photonique

  • Composés GaAlInAsP sur substrats InP et GaAs
  • Boîtes quantiques InAs/InP

Etudes optiques

  • Spectroscopie optique d’objets individuels : boîtes quantiques III-V, nanofils, nanocristaux
  • Spectroscopie optique de couches ultra-minces – spectroscopie localisée –
  • Spectroscopie optique de solutions colloïdales
  • Spectroscopie optique résolue en temps

Etudes structurales de nanostructures et d’interfaces hétérogènes

  • Caractérisations structurales fines (synchrotron, GIXRD, GISAXS, XPS/XPD)
  • Caractérisations structurales par RHEED, XRD, TEM et RBS
  • Modélisation et calculs (modèle Valence Force Field, modèle de Keating, dynamique moléculaire, …)

Mots-clés
Hétéroépitaxie, Intégration monolithique, Nanostructuration, Oxydes fonctionnels épitaxiés, Nanostructures, Boîtes quantiques III-V, Nanofils III-V, Nanofils hybrides III-V/oxyde, Pseudo-substrats, Anodisation électrochimique, (Nano)Caractérisation, Photoluminescence, Electroluminescence, Photoréflectance, SIMS, AFM, XPS/XPD, RHEED, TEM, DRX, RBS, …