Le Laboratoire d'Imagerie Thermique et Térahertz (LI2T) du CEA-LETI a pour spécialité le développement de plans focaux fonctionnant à température ambiante et sensibles au rayonnement infrarouge. En particulier, l'imagerie dans la gamme spectrale du SWIR (Short Wavelength InfraRed – 0.9-2 µm) répond à des besoins variés comme la spectroscopie (analyse de tissus biologiques, inspection, sécurité), la télémétrie (LIDAR), les télécommunications (photodiodes à avalanche).

Le matériau standard de la microélectronique, le silicium, n'est pas adapté à l'imagerie dans le SWIR du fait de sa longueur d'onde de coupure trop courte. Le germanium, avec une longueur d'onde de coupure de 1.5 µm (contre 1.1 µm pour le Si), est plus indiqué pour faire office de zone absorbante. De plus, ce matériau est compatible avec les outils de production développés pour la microélectronique sur Si.

Aujourd'hui, le Ge est directement épitaxié sur Si et des photodiodes ont déjà été réalisés avec succès [1]. Cependant, du fait de l'importante différence de paramètre de maille de 4.2% entre le Ge et le Si, la couche de Ge épitaxié présente une forte densité de dislocations. Ceci engendre un important courant d'obscurité dans les photodiodes, ce qui réduit fortement leur performance.
Une solution alternative consiste à reporter une couche de Ge sans défauts directement sur un substrat Si.

Les techniques de collage moléculaire réalisé à l'échelle du substrat permettent aujourd'hui d'améliorer nettement la qualité structurale de l'interface Ge/Si ouvrant ainsi la voie à la réalisation d'hétérojonctions à courant d'obscurité faible.

L'objet du stage consiste à étudier cette interface de collage Ge/Si par des caractérisations matériaux et électriques. Pour cela, des diodes à hétérojonction devront être fabriquées en salle blanche. Une architecture complète de photodiode reposant sur l'hétérojonction Ge/Si pourra être proposée sur la base de modélisations TCAD.

Merci d'adresser votre CV+LM à l'adresse suivante : quentin.durlin@cea.fr