Nanofils III-V sur Si émettant aux longueurs d’onde télécom
La croissance épitaxiale de nanofils par la méthode dite vapeur-liquide-solide (VLS) rend en effet possible l’intégration de semiconducteurs III-V de très bonne qualité structurale et optique en s’affranchissant des verrous classiquement rencontrés en hétéroépitaxie et qui sont liés au désaccord de maille, aux domaines d’antiphase ou bien à la dilatation thermique.
Après avoir développé et optimisé la croissance EJM-VLS de nanofils d’InP sur des substrats de Si(001) et Si(111) en utilisant l’or ou des alliages or-indium comme catalyseur, nous nous sommes plus particulièrement intéressés à la croissance et aux propriétés optiques de nanofils à structure de type cœur-coquille en insérant un puits quantique radial d’InAs dans des nanofils d’InP (Figure 1).
Les propriétés optiques de ces nanofils III-V à structure cœur-coquille, évaluées par photoluminescence à 14K, montrent une forte intensité de luminescence aux longueurs d’onde « télécom » (Figure 2) et une durée de vie relativement longue comprise entre 5 ns et 7 ns. Ces résultats indiquent la faible influence voire l’absence de phénomènes non radiatifs.
La fabrication de nanofils III-V épitaxiés par VLS-EJM sur silicium et émettant aux longueurs d’onde « télécom » confirme la pertinence de cette approche pour l’intégration monolithique d’émetteurs III-V sur silicium, en particulier pour des applications telles que les interconnections optiques sur puces.
Légende:
1- Image MET (G. Patriarche-LPN) d’un nanofil d’InP contenant un puits radial (A) et un segment (B) d’InAs.
2- Spectres de photoluminescence à 14K de nanofils d’InAs/InP pour différentes épaisseurs du puits quantique d’InAs.
3- Etude de la durée de vie à 14K de l’émission des nanofils d’InAs/InP sur silicium.
Contacts:
Nicolas CHAUVIN – Michel GENDRY
Références:
– Wurtzite InP/InAs/InP core -shell nanowires emitting at telecommunication wavelengths on Si substrate
M.H. Hadj Alouane, R. Anufriev, N. Chauvin, H. Khmissi, K. Naji, B. Ilahi, H. Maaref, G. Patriarche, M. Gendry, C. Bru-Chevallier
Nanotechnology 22, 405702 (2011)
– InAs/InP nanowires grown by catalyst assisted molecular beam epitaxy on silicon substrates
H. Khmissi, K. Naji, M.H. Hadj Alouane, N. Chauvin, C. Bru-Chevallier, B. Ilahi, G. Patriarche, M. Gendry
Journal of Crystal Growth 344, 45-50 (2012)
– Growth temperature dependence of exciton lifetime in wurtzite InP nanowires grown on silicon substrates
N. Chauvin, M.H. Hadj Alouane, R. Anufriev, H. Khmissi, K. Naji, G. Patriarche, C. Bru-Chevallier, M. Gendry
Applied Physics Letters 100, 011906 (2012)
Collaboration:
Gilles Patriarche-LPN
