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Projet ANR21-CE09-0020 (ANR)

PIANIST : Propriétés physiques de matériaux hybrides semi-métal/semi-conducteur III-V/Si

octobre 2021 – septembre 2025

Contexte

L’intégration monolithique des semi-conducteurs III-V, ayant d’excellentes propriétés structurales et optiques sur silicium, substrat mature à faible coût et technologiquement bien maîtrisé a longtemps été considérée comme un objectif inaccessible pour de nombreux scientifiques des matériaux et des dispositifs. La situation a récemment changée avec les différentes démonstrations de composants III-V / Si efficaces pour la photonique et l’énergie. Parmi les défauts générés lors de la croissance des cristaux III-V sur le substrat Si, les parois d’antiphase (APB), ont toujours été considérées comme des centres de recombinaisons non radiatives, qui limitent les performances des dispositifs (lasers ou cellules PV). Les résultats récents obtenus au sein du consortium du projet PIANIST remettent sérieusement en question ce point de vue. Ces résultats indiquent que les APBs se comportent comme des singularités 2D homovalentes et verticales qui ont de nombreuses propriétés physiques fondamentales intéressantes, qui pourraient être utilisées pour des dispositifs photoniques des applications dans le domaine de l’énergie, ou même de l’électronique.

Objectifs

PIANIST est un projet PRC de recherche fondamentale, visant à explorer les propriétés opto-électroniques et de transport de nanostructures verticales hybrides III-V/Si semi-métal 2D/semi-conducteur et évaluer leur potentiel pour des innovations industrielles dans le domaine de la photonique, et de l’énergie verte.

Les trois objectifs du projet sont :
- O1: Explorer les propriétés optoélectroniques des singularités nanométriques homovalentes dans les semi-conducteurs III-V épitaxiés sur silicium.
- O2: Clarifier l’impact de ces singularités homovalentes et des dislocations sur les propriétés de transport remarquables des couches épitaxiées III-V/Si.
- O3: Proposer de nouveaux composants III-V/Si pour la photonique ou l’énergie, en tirant profit des propriétés physiques de ces nano-matériaux enterrés.

Phases

Le projet PIANIST fait suite au projet ANR ANTIPODE terminé en 2018 visant à clarifier les mécanismes de nucléation des semi-conducteurs III-V sur Si.

Production scientifique

Voir dans HAL

Partenaires

Foton-OHM - IES - C2N - IPR

Coordinateur

Charles CORNET (Foton-OHM)

Financements

ANR (485 k€)

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