Croissance de semiconducteurs iii-v et iii-n par hvpe // growth of iii–v and iii–n semiconductors by hvpe

Topic description

Cette thèse vise à développer et optimiser la croissance de semi-conducteurs III-V et III-N par HVPE (Hydride Vapor Phase Epitaxy) au sein de l'Institut Pascal. Les matériaux étudiés sont le GaAs et l'InAs d'une part et le GaN et l'InN d'autre part, ainsi que leurs alliages respectifs. Ces matériaux sont aujourd'hui stratégiques pour les applications en optoélectronique et électronique de puissance. A cette fin, le groupe de croissance 3VAH de l'IP s'appuie sur des réacteurs HVPE uniques, homemade, conçus et développés localement [1-2].
Les objectifs principaux du doctorant seront la qualification de deux nouveaux réacteurs d'épitaxie HVPE ainsi que la compréhension fine des mécanismes physico-chimiques gouvernant la croissance. Un axe majeur du travail portera sur la modélisation des phénomènes de transport et de cinétique : adsorption, de désorption, diffusion de surface et incorporation des espèces réactives. Pour cela, l'influence des paramètres thermodynamiques : température, pressions partielles, rapport V/III…) sur la croissance sera étudiée expérimentalement de manière systématique.
Des caractérisations par MEB, XRD, TEM, photoluminescence permettront d'examiner finement les propriétés structurales et optiques des matériaux épitaxiés grâce à différentes collaborations nationales (CEA-LETI, CHREA, IEMN) ou internationales (McMaster, canada).
Ces collaborations avec des partenaires académiques nationaux et étrangers renforceront la visibilité du doctorant et de son projet dans la communauté internationale des épitaxieurs III-V et III-N.
Au travers de la synthèse et de l'exploitation des expérimentations, le doctorant devra démontrer de solides compétences expérimentales en croissance épitaxiale, en manipulation de réacteurs et en optimisation de paramètres ainsi qu'une appétence pour les moyens de caractérisation associés.
Par ses travaux et leur publication attendue dans des revues et conférences internationales, cette thèse contribuera activement au rayonnement mondial de l'Institut Pascal dans le domaine des matériaux III-V par HVPE.
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This thesis aims to develop and optimize the growth of III–V and III–N semiconductors by HVPE (Hydride Vapor Phase Epitaxy) at Institut Pascal. The materials studied include GaAs and InAs on the one hand, and GaN and InN on the other, as well as their respective alloys. These materials are currently strategic for optoelectronic and power electronics applications. To this end, the 3VAH growth group at IP relies on unique, home-made HVPE reactors, designed and developed locally [1–2].

The main objectives of the PhD candidate will be the qualification of two new HVPE epitaxy reactors, as well as a detailed understanding of the physicochemical mechanisms governing growth. A major focus of the work will be the modeling of transport and kinetic phenomena: adsorption, desorption, surface diffusion, and incorporation of reactive species. For this purpose, the influence of thermodynamic parameters (temperature, partial pressures, V/III ratio, etc.) on growth will be systematically investigated through experimental studies.

Characterizations using SEM, XRD, TEM, and photoluminescence will enable in-depth examination of the structural and optical properties of the epitaxial materials, through various national collaborations (CEA-LETI, CHREA, IEMN) and international partnerships (McMaster University, Canada).
These collaborations with national and international academic partners will enhance the visibility of the PhD candidate and the project within the international III–V and III–N epitaxy community.

Through the synthesis and analysis of experimental results, the PhD candidate will be expected to demonstrate strong experimental skills in epitaxial growth, reactor operation, and parameter optimization, as well as a keen interest in associated characterization techniques.

Through the expected publication of the results in international journals and conferences, this thesis will actively contribute to the global visibility and impact of Institut Pascal in the field of III–V materials grown by HVPE.
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Début de la thèse : 01/10/

Funding category

Public funding alone (i.e. government, region, European, international organization research grant)

Funding further details

Concours pour un contrat doctoral