Intégration hétérogène d’oxydes fonctionnels par micro-transfert printing (μTP)

Intégration hétérogène d’oxydes fonctionnels par micro-transfert printing (muTP)

Réf ABG-

Institut des Nanotechnologies de Lyon (INL)

Lieu de travail Lyon - Auvergne-Rhône-Alpes - France

Intitulé du sujet Intégration hétérogène d’oxydes fonctionnels par micro-transfert printing (muTP)

Champs scientifiques

• Matériaux

Description du sujet

CONTEXT. Le micro transfert printing (muTP) est une technique de micro-assemblage émergente qui permet de transférer des microstructures (semi-conducteurs, composants optoélectroniques, circuits passifs, etc.) d’un substrat donneur vers un substrat receveur, avec une grande précision spatiale. Cette technologie est particulièrement bien adaptée à l’intégration hétérogène, c’est-à-dire à l’assemblage de matériaux ou de composants très différents sur un même support. Une des caractéristiques de la technologie repose sur la préparation du substrat source et notamment de la couche sacrificielle qui permet de libérer le composant à transférer.

Les oxydes fonctionnels, oxydes cristallins de métaux de transition aux nombreuses propriétés remarquables (ferroélectriques, piézoélectriques, ferromagnétiques, électro-optiques, thermoélectriques…), permettent d’adresser de nombreuses applications clefs (mémoires non volatiles basse consommation, modulateurs électro-optiques ultra-rapides, capteurs ultra-sensibles, actuateurs, refroidisseurs, générateurs…). Cependant, un déploiement de dispositifs d’oxydes fonctionnels sur des plateformes technologiques industrielles reste limité à cause de certains verrous. La plupart des dispositifs adressant ces applications nécessitent d’une part des couches minces épitaxiées (contrôle de l’orientation cristalline, souvent sur des substrats monocristallins particuliers qui ne sont pas compatibles avec une production à l’échelle industrielle), et d’autre part des couches minces micro/nano-structurées (circuits photoniques, électroniques, thermoélectriques…).

Afin de dépasser les verrous actuels, une des pistes prometteuses à étudier est d’utiliser des couches épitaxiées d’oxydes sacrificiels solubles dans l’eau qui permettraient, par micro-transfert printing (muTP), le détachement/report de micro/nano-structures d’oxydes fonctionnels sur un substrat technologique de choix. Ainsi, des dispositifs avancés à base d’oxydes fonctionnels pourraient être fabriqués. Cette thèse a pour ambition de développer les premières briques pour ouvrir cette voie innovante.

Objectifs

1. Elaboration par MBE de couches épitaxiées d’oxydes sacrificiels solubles à l’eau (e.g. SrO)
2. Reprise de croissance épitaxiale d’oxydes fonctionnels de structure pérovskite (e.g. BaTiO3)
3. Détachement et report par micro-transfert printing (muTP) sur SOI ou SiO2/Si
4. Fabrication de micro-dispositifs d’oxydes fonctionnels intégrés

Savoir-faire INL

• Croissance épitaxiale par MBE de SrO sur SrTiO3(001)
• Croissance épitaxiale par MBE de BaTiO3 ferroélectrique
• Croissance épitaxiale par MBE de Sr1-xLaxTiO3 thermoélectrique
• Détachement et report par muTP de lasers à cascade sur Si

Présentation établissement et labo d'accueil

Institut des Nanotechnologies de Lyon (INL)

L’INL a pour vocation de développer des recherches technologiques multidisciplinaires dans le domaine des micro et nanotechnologies et de leurs applications. Les recherches menées s’étendent des matériaux aux systèmes, laboratoire s’appuie sur la plate-forme technologique lyonnaise NanoLyon.

Les domaines d’application couvrent de grands secteurs économiques : l’industrie des semiconducteurs, les technologies de l’information, les technologies du vivant et de la santé, l’énergie et l’environnement. Le laboratoire est multi-sites avec des localisations sur les campus d’Ecully et de Lyon-Tech La Doua. Il regroupe environ 200 personnes dont 121 personnels permanents. L’INL est un acteur majeur du Pôle de Recherche et d’Enseignement.

SITES ET REPARTITION DU TEMPS

• 80% à l’INL ; ; Site Ecole Centrale de Lyon (Ecully) : croissance, caractérisations structurales et physiques
• Site Doua (Villeurbanne) : micro-transfert printing (muTP)
• 20% à SET (74490 Saint-Jeoire) ;

Profil du candidat

• Master 2 (M2 ou équivalent) en physiques, sciences de matériaux, nanotechnologies, …
• Intérêt pour la recherche expérimentale pluridisciplinaire en science des matériaux
• Expérience en croissance épitaxiale, caractérisations structurales, ou microfabrication
• Être proactif et motivé par la recherche collaborative en environnement salle blanche
• Bonnes compétences de communication, et être à l’aise en anglais