Thèse Lasers sur Silicium Insensibles aux Dislocations H/F - Doctorat.Gouv.Fr

Établissement : Université de Montpellier École doctorale : I2S - Information, Structures, Systèmes Laboratoire de recherche : IES - Institut d'Electronique et des Systèmes Direction de la thèse : Jean-Baptiste RODRIGUEZ ORCID 0000000219301984 Début de la thèse : 2026-10-01 Date limite de candidature : 2026-05-04T23:59:59 Les dispositifs optoélectroniques à base de semiconducteurs III-V sont traditionnellement fabriqués sur des substrats III-V, coûteux et composés de matières premières critiques. Le silicium (Si), abondant et déjà utilisé en microélectronique, pourrait remplacer ces substrats, favorisant une utilisation plus durable des matériaux III-V et la fabrication de puces photoniques intégrées. Cependant, la croissance épitaxiale des matériaux III-V sur Si génère une forte densité de dislocations (défauts cristallins), ce qui nuit aux performances et à la fiabilité des dispositifs.
Un projet précédent a exploré des techniques de filtrage pour réduire ces dislocations, mais les résultats restent insuffisants. L'objectif actuel est d'adopter un nouveau paradigme : concevoir des interfaces de piégeage au sein du dispositif pour minimiser la longueur des dislocations en contact avec les couches actives et empêcher la formation de nouveaux segments pendant le fonctionnement. Ces interfaces, composées de couches nanométriques, seront optimisées pour améliorer le piégeage tout en préservant les propriétés électroniques et optiques des matériaux.
Le défi principal réside dans le placement stratégique de ces interfaces : elles doivent être suffisamment proches des couches actives pour être efficaces, mais sans introduire de pertes optiques ou de résistances électriques nuisibles. Ce projet de thèse vise à :
- Proposer et réaliser des hétérostructures optimisées (épaisseur, composition, positionnement).
- Caractériser ces structures pour valider leur efficacité.
- Fabriquer et tester des lasers pour évaluer les progrès à l'échelle du composant.

L'enjeu est de concilier performance, fiabilité et durabilité, en réduisant la dépendance aux substrats III-V coûteux et en exploitant le potentiel du silicium pour une optoélectronique intégrée.
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De bonnes notions de physique des composants et de design d'hétérostructures sont souhaitables ainsi que le goût pour l'expérimentation puisqu'il faudra prendre en main les moyens d'épitaxie et divers outils de caractérisation à disposition au laboratoire.