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D. Mathiot (Laboratoire ICube, Université de Strasbourg et CNRS)

Quelques exemples d’intégration par synthèse ionique de nanocristaux (NCx) semi-conducteurs en technologie silicium : dopage de NCx de Si enfouis dans SiO2 et croissance de NC’x d’InGaAs dans Si

jeudi 26 juin à 14h CSNSM Salle de réunion du bât. 108

Depuis plusieurs années, les nanocristaux (NCx) de semi-conducteurs de la colonne IV font l’objet de nombreuses études mettant en évidence leurs applications potentielles dans les nanocomposants électroniques, optoélectroniques et les cellules solaires de 3ème génération. Un dopage électrique efficace des NCx peut être requis en fonction de l’application visée.
Ceci est particulièrement important pour les applications photovoltaïques où un transfert efficace des charges est indispensable. Il a été aussi récemment montré que des NCx de Si fortement dopés au phosphore sont le siège d’une résonance de plasmons de surface dont l’énergie est ajustable par le dopage1, ce qui ouvre la voie à la réalisation de composants optoélectroniques et photoniques "tout silicium". Bien que le dopage des NCx soit une tâche ardue à cause du fort rapport surface/volume, nous avons récemment montré que l’implantation ionique, suivie d’un recuit adapté, est une méthode efficace pour former des NCx de silicium dopés, enfouis dans une couche diélectrique2. La première partie de cet exposé traitera donc de la fabrication par synthèse ionique de ces NCx de Si dopés et de l’influence du dopage sur leurs propriétés3.

L’intégration sur silicium de semi-conducteurs à gap direct (comme les composés III-V) est une autre piste également étudiée. Cependant, à cause des forts désaccords de maille et de problèmes de compatibilités physico-chimiques, une telle intégration est également une tâche ardue. Là encore la synthèse ionique, reposant sur des mécanismes hors équilibre thermodynamique, peut être une approche intéressante. Dans la deuxième partie de cet exposé nous montrerons que des NC ternaires d’alliages InxGa1-xAs peuvent être effectivement
réalisés par cette approche4.


1 X. Pi and C. Delerue : "Tight-binding calculations of the optical response of optimally Pdoped Si nanocrystals : A model for localized surface plasmon resonance", Phys. Rev. Lett. 111, 177402 (2013)
2 R. Khelifi et al. : "Efficient n-type doping of Si nanocrystals embedded in SiO2 by ion beam synthesis", Appl. Phys. Lett. 102, 013116 (2013
3 M. Frégnaux et al. : "Influence of doping on the optical properties of silicon nanocrystals embedded in SiO2", E-MRS spring Meeting, symp. E (Lille, may 2014)
4 R. Khelifi et al. : "Ion beam synthesis of embedded III-As nanocrystals in silicon substrate", E-MRS spring Meeting, symp. E (Lille, may 2014)

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Affiche du séminaire