Une nouvelle voie pour l’épitaxie de GaAs sur silicium

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De nombreux efforts de recherche se sont focalisés ces dernières années sur la possibilité d’intégrer de l’arsenic de galium (GaAs) cristallin sur un circuit intégré traditionnel en silicium. GaAs possède plusieurs avantages sur le silicium comme une meilleure mobilité électronique et un gap direct qui lui permet d’être utilisé dans des dispositifs photoniques dans un domaine de longueur d’onde intéressant. L’épitaxie directe de GaAs sur le silicium conduit inévitablement à un matériau de très médiocre qualité cristalline en raison de la forte différence de paramètre de maille entre les deux semiconducteurs (50%) qui rend très difficile le raccordement entre les deux réseaux cristallins. Une équipe de l’Université du Nouveau-Mexique est arrivée à des résultats très encourageants en insérant une couche "tampon graduelle" entre les deux matériaux. Les chercheurs ont réalisé l’épitaxie sur un substrat de silicium sur lequel ils ont gravé au préalable des motifs unidimensionnels par lithographie traditionnelle et par gravure chimique et plasma. La croissance épitaxiale est réalisée à partir d’un mélange silicium/germanium de composition variable, en augmentant graduellement la proportion de Ge au fur et à mesure que la couche croît. On finit par obtenir ainsi une couche très riche en germanium dont le paramètre de maille est beaucoup mieux adapté à celui de GaAS, et c’est sur cette couche que l’épitaxie de GaAs est ensuite réalisée. La structure finale a été analysée par diffraction des rayons X haute résolution, microscopie électronique à balayage et par photoluminescence, en comparant l’émission à celle d’un monocristal de GaAs servant de référence. Les résultats montrent une amélioration considérable de la structure cristalline de la couche de GaAs obtenue par rapport à celle qui résulte d’une épitaxie directe sur silicium, et un semiconducteur épitaxié qui présente des propriétés de luminescence très proches de celles de la référence.

Source :

Pr. Ganesh Vanamu, Departement of Chemical and Nuclear Engineering, University of New Mexico, Albuquerque

Rédacteur :

Rémi Delville, science@consulfrance-houston.org ; Roland Hérino, attache.science@consulfrance-houston.org

Voir en ligne : http://www.bulletins-electroniques….