Épitaxie D'oxydes Cristallins Pour La Photonique

**Épitaxie d'oxydes cristallins pour la photonique du silicium // Crystalline oxide epitaxy for silicon photonics**:

- Réf **ABG-120867**
**ADUM-54487**
- Sujet de Thèse- 05/03/2024- Université Paris-Saclay GS Sciences de l'ingénierie et des systèmes- Lieu de travail- Palaiseau - France- Intitulé du sujet- Épitaxie d'oxydes cristallins pour la photonique du silicium // Crystalline oxide epitaxy for silicon photonics- Mots clés- Epitaxie par jets moléculaires, Oxydes fonctionnels, Ferroélectricité, Optique non linéaire
- Molecular beam epitaxy, Functional oxides, Ferroelectricity, Nonlinear optics**Description du sujet**:

- La photonique silicium, c'est-à-dire l'utilisation du silicium pour les circuits de la photonique intégrée, est apparue au niveau industriel il y a plus d'une décennie et est maintenant une technologie bien établie. Pour les futurs réseaux de communication, de nouveaux défis doivent être relevés en termes de vitesse, de consommation d'énergie, de flexibilité et de fiabilité. Au C2N, nous explorons actuellement un nouveau paradigme pour les circuits photoniques avancés, basé sur l'intégration hybride d'oxydes cristallins sur la plate-forme photonique silicium pour la gamme de longueurs d'onde des télécommunications (1,3µm-1,55µm). Cela permettra d'obtenir plusieurs propriétés physiques inexistantes dans le silicium, telles que la ferroélectricité, et donc de créer des dispositifs non linéaires et optoélectroniques avancés.
- Ce projet doctoral se concentrera sur la croissance de films minces de zircone dopée (ZrO2) sur des substrats monocristallins, et en particulier sur l'étude de l'interaction entre le dopant et la déformation induite par le substrat pour stabiliser une phase ferroélectrique de ZrO2 à une épaisseur de 50 nm ou plus. Des résultats prometteurs [1,2,3,4] ont déjà été obtenus à cet égard à C2N avec des films de ZrO2 obtenus par dépôt laser pulsé (PLD), ouvrant la voie à l'étude d'une ingénierie des dopants. Un nouveau système d'épitaxie par jets moléculaires (MBE) est mis en service au début de 2024 et va permettre un meilleur contrôle des dopants et de la stœchiométrie en oxygène dans ces composés.
Silicon photonics, i.e. the use of Si for integrated circuits, has emerged industrially more than a decade ago and is now a well-established technology. For future communication networks, new challenges have to be considered in terms of speed, power consumption, flexibility, and reliability. At C2N, we are currently exploring a new paradigm for advanced photonic circuits based on the hybrid integration of crystalline oxides in the silicon photonics platform for the telecom wavelength range (1.3µm-1.55µm). This will provide several physical properties non-existent in Si, such as ferroelectricity, and thus enable advanced nonlinear and optoelectronic devices.
- This PhD project will focus on the growth of doped zirconia (ZrO2) thin films on single crystal substrates, and in particular on the study of the interplay between dopant and substrate-induced strain to stabilize a ferroelectric phase of ZrO2 at 50 nm thickness or more. Stimulating results [1,2,3,4] have already been obtained in this respect at C2N with ZrO2 films grown by pulsed laser deposition (PLD), paving the way for the study of dopant-engineering. A new molecular beam epitaxy (MBE) has been commissioned at the beginning of 2024 to allow for a better control of dopant and oxygen stoichiometry in these compounds.
Début de la thèse : 01/10/2024**Nature du financement**:
**Précisions sur le financement**:

- Europe - ERC (European Research Council)**Présentation établissement et labo d'accueil**:

- Université Paris-Saclay GS Sciences de l'ingénierie et des systèmes**Etablissement délivrant le doctorat**:

- Université Paris-Saclay GS Sciences de l'ingénierie et des systèmes**Ecole doctorale**:

- 575 Electrical, Optical, Bio-physics and Engineering- Doué pour la physique expérimentale, bien disposé à l'égard des cellules cristallines non centrosymétriques, avec une formation en science des matériaux et/ou en physique de l'état solide.
- Gifted for experimental physics, well-disposed towards non-centrosymmetric crystalline unit cells, with a background in materials science and/or solid state physics.-
- 22/04/2024