Snabbfakta
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- Palaiseau
Ansök senast: 2024-12-01
PhD thesis (M/ F): Heterogeneous integration of crystalline oxide layers for silicon photonics
Informations générales
Intitulé de l'offre : Thèse de doctorat (H/F) : Intégration hétérogène de couches d'oxydes cristallins pour la photonique sur silicium
Référence : UMR9001-THOMAR-006
Nombre de Postes : 1
Lieu de travail : PALAISEAU
Date de publication : mardi 1 octobre 2024
Type de contrat : CDD Doctorant/Contrat doctoral
Durée du contrat : 36 mois
Date de début de la thèse : 12 novembre 2024
Quotité de travail : Temps complet
Rémunération : La rémunération est d'un minimum de 2135,00 € mensuel
Section(s) CN : Micro et nanotechnologies, micro et nanosystèmes, photonique, électronique, électromagnétisme, énergie électrique
Description du sujet de thèse
La photonique sur silicium, c'est-à-dire l'utilisation du silicium pour les circuits intégrés, est apparue au niveau industriel il y a plus d'une décennie et est maintenant une technologie bien établie. Pour les futurs réseaux de communication, de nouveaux défis doivent être relevés en termes de vitesse, de consommation d'énergie, de flexibilité et de fiabilité. Au C2N, nous explorons actuellement un nouveau paradigme pour les circuits photoniques avancés, basé sur l'intégration hybride d'oxydes cristallins dans la plateforme photonique sur silicium pour la gamme de longueurs d'onde des télécommunications (1,3µm-1,55µm). Cela permettra d'obtenir plusieurs propriétés physiques inexistantes dans le silicium, telles que la ferroélectricité, et donc de créer des dispositifs non linéaires et optoélectroniques avancés.
Le projet se concentrera sur l'intégration de couches minces d'oxydes pérovskites pour la photonique sur silicium. En particulier, l'oxyde de choix est le KTaNbO3 (KTN) avec des coefficients électro-optiques records sous forme de cristal massif. Le défi consiste d'abord à l'obtenir avec les mêmes propriétés exceptionnelles sous forme de film mince, puis à l'intégrer dans des dispositifs photoniques avec de faibles pertes optiques. La voie choisie pour le projet est de produire des films monocristallins de haute qualité sur des substrats d'oxydes, et de les transférer sur du silicium grâce à l'utilisation de couches sacrificielles.
Le travail au C2N tirera parti de l'épitaxie par jets moléculaires à précurseurs organométalliques (MO-MBE) pour étudier différentes couches sacrificielles sur des substrats d'oxydes tels que le saphir (Al2O3) et le niobate de lithium (LiNbO3), ainsi que différentes orientations et symétries de couches tampons d'oxydes pérovskites telles que le SrTiO3 sur le silicium. Les couches minces de KTN seront déposées en collaboration avec des laboratoires en France et en Allemagne, et la doctorante ou le doctorant au C2N caractérisera ensuite la qualité cristalline et les propriétés optiques des films sur le silicium (approche par couche tampon) ou après transfert (approche par couche sacrificielle). La technique d'impression par micro-transfert sera développée pour les couches d'oxydes du projet, afin de permettre un positionnement précis des couches transférées sur des dispositifs de test photoniques.
Toutes les installations expérimentales pour ce projet de doctorat sont disponibles dans la salle blanche du C2N, ainsi que les outils pour les caractérisations structurales, optiques et électriques des échantillons dans des laboratoires dédiés.
Cette thèse fait partie du projet européen MSCA (action Marie Skłodowska-Curie) HINA sur l'intégration hybride de films de niobate-tantalate alcalin pour des dispositifs photoniques et piézoélectriques.
Contexte de travail
Le projet de thèse sera mené au Centre de Nanosciences et de Nanotechnologies (C2N, Palaiseau, France), au sein de l'équipe OXIDE du département Matériaux. L'équipe mène des recherches sur les couches minces cristallines d'oxydes intégrées dans des dispositifs de l'électronique et de la photonique, tels que des condensateurs plans, des jonctions tunnels ou des guides d'onde. Les études vont de la croissance des couches par épitaxie à leur mise en forme et intégration par des procédés technologiques en salle blanche, pour enfin caractériser et exploiter leurs propriétés physiques dans les dispositifs obtenus. S'agissant de ce projet de thèse, la partie intégration pour la photonique sur silicium sera faite en étroite collaboration avec l'équipe MINAPHOT du département Photonique du C2N. Enfin, dans le cadre du projet européen HINA (action Marie Skłodowska-Curie), des échanges et séjours dans les autres laboratoires du projet, notamment en Allemagne, seront planifiés au cours de la thèse.
Le poste se situe dans un secteur relevant de la protection du potentiel scientifique et technique (PPST), et nécessite donc, conformément à la réglementation, que votre arrivée soit autorisée par l'autorité compétente du MESR.
Contraintes et risques
La partie expérimentale du travail de thèse sera réalisée en salle blanche.
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