Films, Interfaces, Surfaces

L’objectif de l’équipe « Films, Interfaces, Surfaces » est le développement de solutions originales pour une micro-électronique plus performante et énergétiquement sobre. Nos travaux se situent au niveau des matériaux et de leur intégration dans les dispositifs, s’inscrivant ainsi dans une approche « More than Moore ». Les matériaux étudiés sont les oxydes complexes, les oxydes binaires, et les dichalcogenures. Plusieurs aspects sont abordés : (i) le développement de nouveaux matériaux sous forme de couche mince, soit par la stabilisation épitaxiale sur des substrats adaptés, soit par la combinaison de plusieurs matériaux sous forme de superréseaux, de laminés ou d’hétérostructures. Nous étudions et concevons des matériaux avec des propriétés permettant des nouvelles (multi-)fonctionnalités pour des innovations en rupture. (ii) l’intégration d’oxydes sur des substrats à bas coût. Ces travaux sont destinés à réduire le gap technologique entre les nouveaux matériaux à propriétés avancées et la technologie micro-électronique. (iii) l’étude des propriétés électriques locales des matériaux. Ces analyses permettront une meilleure compréhension des effets locaux dans les matériaux, ainsi que l’adaptation de la fabrication des dispositifs pour augmenter leurs performances.

Nouveaux matériaux

Dans cette thématique, des spécificités liées à la forme de couches minces vont être exploitées pour développer des matériaux avec des propriétés originales et/ou fonctionnelles, expérimentalement et par des calculs DFT. Parmi ces spécificités, sont à mentionner à titre d’exemple les contraintes d’épitaxie imposées par le substrat stabilisant des structures métastables (Cobaltites, Nickelates, Vanadates, …) et les couplages apparaissant aux interfaces entre deux matériaux (superréseaux, hétérostructures magnéto-électriques, laminés, …)

Substrats bas coût

Dans cette thématique, l’objectif est de développer des approches pour permettre la croissance cristalline d’oxydes complexes (surtout du type pérovskite) ayant des propriétés intéressantes pour l’application en électronique, sur des substrats industriels ou à bas coût. Deux approches principales y sont poursuivies : l’utilisation de nanofeuillets, qui sont déposés sur une très large variété de substrats par voie chimique, et l’utilisation de céramiques d’oxydes polycristallines permettant de diversifier les orientations de croissance des films.

Microscopie en champ proche

La microscopie en champ proche très connue pour la caractérisation morphologique des matériaux (massifs et couches minces), est également un puissant outil pour la détermination locale et l’analyse des propriétés : électriques, magnétiques et nano-mécaniques, des différents matériaux. Les modes développés sur le microscope à force atomique (AFM) permettent à l’échelle nanométrique des caractérisations 2D- et 3D- de la conductivité (C-AFM et SSRM), de l’activité des dopants des semiconducteurs (SCM) et de l’effet piézoélectrique inverse (PFM).