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Projet ANR (programme P2N 2011)

INSCOOP : Intégration de Nanofils III-V sur SOI pour COnnections Optiques sur Puce.

octobre 2011 – septembre 2014

INSCOOP : Intégration de Nanofils III-V sur SOI pour COnnections Optiques sur Puce.

Le projet INSCOOP propose une stratégie originale pour intégrer des liens optiques sur substrat de silicium (Si) pour l’interconnexion optique sur puce.

Contexte

Le silicium (Si) est aujourd’hui le principal matériau utilisé dans la fabrication de semiconducteurs et la technologie CMOS continuera très certainement à dominer le marché de l’électronique encore pendant de nombreuses décennies. Cependant, avec la réduction de la taille des transistors, l’un des problèmes les plus critiques est lié aux contacts métalliques et aux interconnexions optiques. INSCOOP est un projet de recherche fondamentale qui contribuera au thème général de la photonique sur silicium. L’objectif final est l’intégration de liens optiques Si sur isolant (SOI) pour les interconnexions optiques. Une approche prometteuse basée sur la croissance des nanofils sera développé de façon à intégrer monolithiquement les matériaux III-V sur substrats SOI pour l’émission de lumière. Une architecture originale sera étudiée pour l’ingénierie du couplage optique entre la source de lumière et le lien guide d’ondes.

Objectifs

Le projet vise à démontrer que sous pompage optique, des modes de Bloch hybrides peuvent être amplifiés dans un micro-résonateur à fils photoniques III-V et se propager dans le guide Si. Une telle démonstration ouvrira la route à des interconnexions optiques entièrement intégrées sur puce. Pour être compatible avec la technologie CMOS, nous proposons de fabriquer ce composant avec une approche monolithique qui puisse être mise en œuvre sur des substrats larges avec une forte densité d’intégration et de bons rendements, impossible avec des techniques de report de couches. L’intégration du matériau III-V sur Si est basée sur la croissance épitaxiale de nanofils (NFs) par la méthode vapeur-liquide-solide (VLS). Des outils de modélisation seront développés pour décrire la croissance VLS des NFs et pour évaluer leur structure électronique. En particulier les conditions de croissance auto-catalysée permettant d’obtenir une phase cristalline pure seront examinées. Des calculs semi-empiriques en liaisons fortes et k.p seront mis en œuvre pour évaluer les effets piézo-électriques et excitoniques dans les structures originales qui seront obtenues (NFs cœur-coquille de phase wurtzite).

Résultats majeurs


- J. Phys. D Appl. Phys. 46(50) 505106 (2013) [hal-00920126]
- thèse Chahira HAJLAOUI [tel-01127341]

Production scientifique

Voir dans la collection Foton sur HAL

Retombées

avancée sur les hétérostructures III-V en wurtzite

Partenaires

CEA-Minatec – INL-ECL – LPN-CNRS – LTM-CNRS
(groupe(s) Foton impliqué(s) : Simulation)

Coordinateur

Michel Gendry
(responsable Foton : Jean-Marc JANCU)

Financements

ANR, programme P2N 2011 : 871 553 euros dont 40 000 pour Foton.