Description

Cette thèse vise à développer et optimiser la croissance de semi-conducteurs III-V et III-N par HVPE (Hydride Vapor Phase Epitaxy) au sein de l’Institut Pascal. Les matériaux étudiés sont le GaAs et l’InAs d’une part et le GaN et l’InN d’autre part, ainsi que leurs alliages respectifs. Ces matériaux sont aujourd’hui stratégiques pour les applications en optoélectronique et électronique de puissance. A cette fin, le groupe de croissance 3VAH de l’IP s’appuie sur des réacteurs HVPE uniques, homemade, conçus et développés localement [1-2].
Les objectifs principaux du doctorant seront la qualification de deux nouveaux réacteurs d’épitaxie HVPE ainsi que la compréhension fine des mécanismes physico-chimiques gouvernant la croissance. Un axe majeur du travail portera sur la modélisation des phénomènes de transport et de cinétique : adsorption, de désorption, diffusion de surface et incorporation des espèces réactives. Pour cela, l’influence des paramètres thermodynamiques : température, pressions partielles, rapport V/III…) sur la croissance sera étudiée expérimentalement de manière systématique.
Des caractérisations par MEB, XRD, TEM, photoluminescence permettront d’examiner finement les propriétés structurales et optiques des matériaux épitaxiés grâce à différentes collaborations nationales (CEA-LETI, CHREA, IEMN) ou internationales (McMaster, canada).
Ces collaborations avec des partenaires académiques nationaux et étrangers renforceront la visibilité du doctorant et de son projet dans la communauté internationale des épitaxieurs III-V et III-N.
Au travers de la synthèse et de l’exploitation des expérimentations, le doctorant devra démontrer de solides compétences expérimentales en croissance épitaxiale, en manipulation de réacteurs et en optimisation de paramètres ainsi qu’une appétence pour les moyens de caractérisation associés.
Par ses travaux et leur publication attendue dans des revues et conférences internationales, cette thèse contribuera activement au rayonnement mondial de l’Institut Pascal dans le domaine des matériaux III-V par HVPE.

Compétences requises

La ou le doctorant(e) devra démontrer de solides compétences expérimentales en croissance épitaxiale, en manipulation de réacteurs et en optimisation de paramètres ainsi qu’une appétence pour les moyens de caractérisation associés.

Bibliographie

[1] E Chereau, VG Dubrovskii, G Grégoire, G Avit, et al. Crystal Growth & Design 23 (6), 4401-4409.
[2] E. Semlali, E. Gil, G. Avit, Y.André, A. Sauvagnat et al. Cryst. Growth Des. 2024, 24, 21, 8907–8913

Mots clés

Epitaxie, Semiconducteurs, Applications optoélectroniques, Modélisations