Synthèse d'hétérostructures de phase cristalline par Epitaxie par Jets Moléculaire

Synthesis of crystal phase heterostructures by Molecular Beam Epitaxy

• Auteur / Autrice : Nam Hong
• Direction : Jean-Christophe Harmand
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Sciences des Matériaux
• Date : Inscription en doctorat le 01/01/2023
• Etablissement(s) : université Paris-Saclay
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Electrical, optical, bio : physics and engineering (Orsay, Essonne ; 2015-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Centre de Nanosciences et de Nanotechnologies
• Partenaire(s) de recherche : Référent : Faculté des sciences d'Orsay

Mots clés

Mots clés libres

Polytypisme

Microscopie électronique en transmission

Nanofils III-V

III-V nanowires

Polytypism

Transmisssion electron microscopy

Résumé

Ce projet repose sur le concept d'un nouveau type de hétérostructures, les hétérostructures en phase cristalline, qui consistent en des hétérostructures réalisées avec un seul matériau adoptant des structures cristallines différentes. Par rapport aux hétérostructures conventionnelles, formées de matériaux différents, les hétérostructures en phase cristalline ont un avantage unique : elles peuvent être fabriquées avec la précision ultime d'une couche atomique. Jusqu'à maintenant, l'utilisation des hétérostructures en phase cristalline a été sévèrement limitée par la difficulté à contrôler leur formation. Grâce à la microscopie in situ, nous avons pu comprendre le mécanisme régissant le changement de phase. Dans ce projet, nous visons à démontrer pour la première fois la possibilité de synthétiser des, de manière contrôlée, des nanofils contenant des hétérostructures de phase. Pour cela nous réaliserons la croissance de nanofils de GaAs sur un substrat patterné (contrôle de taille des nanofils) et à l'aide d'une machine d'épitaxie par jet moléculaire standard (pureté cristalline). Nous compléterons l'étude de croissance par sa modélisation et par la caractérisation optique des propriétés des hétérostructures en phase cristalline.

This project is based on the concept of a new type of heterostructures, crystal phase heterostructures, which consist of heterostructures made with a single material adopting different crystalline structures. Compared to conventional heterostructures, formed from different materials, crystal-phase heterostructures have a unique advantage: they can be fabricated with the ultimate precision of an atomic layer. Until now, the use of crystal phase heterostructures has been severely limited by the difficulty in controlling their formation. Thanks to in situ microscopy, we were able to understand the mechanism governing the phase change. In this project, we aim to demonstrate for the first time the possibility of synthesizing, in a controlled way, nanowires containing phase heterostructures. For this we will grow GaAs nanowires on a patterned substrate (nanowire size control) and using a standard molecular beam epitaxy machine (crystalline purity). We will complete the growth study by its modeling and by the optical characterization of the properties of heterostructures in the crystalline phase.