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Thèmes de recherche

Responsable : Jean-Paul KLEIDER

  • Tél. : 01 69 85 16 45
  • kleider[at]lgep.supelec.fr

Semiconducteurs en Couches Minces (SCM)

Synthétisés depuis moins longtemps que leurs homologues cristallins massifs, les semiconducteurs en couches minces suscitent cependant un intérêt croissant et voient s'ouvrir de nouvelles applications. On peut séparer ces matériaux en deux classes. La première regroupe les matériaux pouvant être déposés par des procédés basse température sur de grandes surfaces et sur des substrats bon marché tels que du verre ; ceux-ci possèdent alors une structure désordonnée, amorphe ou polycristalline. Ils sont particulièrement intéressants pour les applications électroniques nécessitant de grandes surfaces à des coûts abordables : conversion photovoltaïque de l'énergie solaire, visualisation par écran plat à matrice active. La seconde classe concerne des matériaux dont la croissance peut être maîtrisée sur des épaisseurs très minces, de l'ordre de quelques couches atomiques, avec une qualité cristalline excellente. Elle vise ainsi la réalisation de dispositifs nouveaux basés sur des phénomènes quantiques ou sur des propriétés particulières résultant de la juxtaposition de matériaux différents : structures multi-couches, hétérojonctions.

Nos travaux portent sur le développement de techniques de caractérisation et d'outils de diagnostic, d'analyse et de modélisation des propriétés électroniques. Nos objectifs sont d'une part de mieux comprendre les phénomènes de transport électroniques spécifiques liés soit à la structure désordonnée, soit à des effets de faibles épaisseurs ou d'interface, et d'autre part de contribuer par notre expertise à l'optimisation des composants ou des matériaux eux-mêmes, dans le cadre de collaborations avec des partenaires spécialisés dans leur synthèse.

L'articulation des thématiques de recherche de l'équipe SCM est décrite sur le schéma ci-dessous :

Thématiques de recherche SCM

Schéma des thématiques de recherche :

Plate-forme CAMADISC Semiconducteurs en couches minces pour le photovoltaique Semiconducteurs à large bande interdite pour l'optoélectronique Couches minces de Si et interfaces avec c-Si Couches minces CIGS Semiconducteurs organiques Diamant CVD Nitrures d'alliages III-V

Un axe transverse "techniques de caractérisation", dont l'objectif est de développer de nouvelles techniques de caractérisation et de les analyser, est adossé à notre plate-forme de caractérisations CAMADISC ("Caractérisation de Matériaux et Dispositifs SemiConducteurs") et sert de support à deux thématiques :

La première regroupe les études dans différentes filières de couches minces très prometteuses pour le photovoltaïque : les couches minces de silicium et leurs interfaces (notamment les hétérojonctions de silicium), les couches minces de CIGS, composés à base de cuivre, indium, gallium et soufre (ou sélénium), et les semiconducteurs organiques. La seconde se développe autour du diamant CVD et des nitrures dilués de composés III-V pour des applications en optoélectronique (notamment la détection dans l'ultra-violet).