Post-doctorat sur la croissance, fabrication et caractérisation de microLEDs à base de nitrures III-V sur substrat métallique TiN (H/F)

Description du Poste

Les Missions

La première partie du post-doctorat sera consacrée à la surcroissance par MOVPE sur des nanofils de GaN ordonnés servant de germes, dans le but de former des microplaquettes de GaN sur des substrats de TiN. Cette étape sera suivie de l’optimisation de la croissance de la structure LED sur ces microplaquettes, comprenant du n-GaN, plusieurs puits quantiques d’InGaN, une couche de blocage des électrons et du p-GaN.
De plus, le candidat contribuera à la caractérisation structurelle et optique détaillée des échantillons, à l’aide d’outils de caractérisation courants tels que la microscopie électronique à balayage (MEB), la microscopie à force atomique, la diffraction des rayons X (DRX), la cathodoluminescence (CL) et la microphotoluminescence (microPL). Par ailleurs, le chercheur devra participer activement à la mise en œuvre de techniques avancées de microscopie électronique à transmission (MET) structurelle et spectroscopique via la plateforme ACT-M, qui offre une approche unique, interdisciplinaire et multi-échelle pour étudier les propriétés structurelles et d’interface des substrats en TiN et des plaquettes/films minces de nitrures de groupe III, ainsi que pour comprendre les propriétés physiques par la mesure des champs électriques internes du matériau.
Dans un deuxième temps, le chercheur postdoctoral sera chargé du développement du flux de fabrication des micro-LEDs dans un environnement de salle blanche, l’objectif final étant de réaliser des micro-LEDs RVB à base de GaN intégrées de manière monolithique sur une seule plaquette.

L'Activité

L'intégration verticale des dispositifs semi-conducteurs constitue une stratégie très intéressante pour augmenter le nombre de dispositifs par unité de surface. De plus, l'injection verticale de courant offre plusieurs avantages par rapport à l'injection latérale, tels qu'une meilleure répartition du courant, une meilleure dissipation thermique et des résistances de contact réduites. Cela présente un intérêt particulier pour la famille des semi-conducteurs à base de nitrures du groupe III (à savoir l'AlN, le GaN, l'InN et leurs alliages), qui constituent les régions actives des diodes électroluminescentes (LED) commerciales et des filtres haute fréquence.
Dans ce contexte, nous proposons une approche originale à travers le projet MINT, un projet de trois ans mené en collaboration entre le CRHEA à Valbonne et le Paul-Drude-Institut für Festkörperelektronik (PDI) à Berlin. L’objectif est de mettre au point la croissance épitaxiale de nitrures de groupe III sur des films minces de TiN métallique. Ces films minces de TiN conducteurs serviront à la fois de couche tampon et d’électrodes inférieures pour des micro-diodes électroluminescentes (µLED) à base de nitrure de gallium (GaN) et des dispositifs à ondes acoustiques de volume (BAW) à base de nitrure d’aluminium (AlN). Cette stratégie devrait simplifier considérablement la fabrication des dispositifs : la structure peut être alimentée verticalement via le contact inférieure en TiN et un contact supérieur, tout en améliorant la dissipation thermique et l’extraction de la lumière par réflexion arrière. Cependant, l’intégration de semi-conducteurs à base de nitrures sur des substrats métalliques pose des défis majeurs liés au désaccord de maille des réseaux cristallins, et aux défauts d’interface. Il est donc essentiel d’obtenir une qualité cristalline élevée à l’interface semi-conducteur-métal pour garantir un fonctionnement efficace des dispositifs. L’approche proposée dans le cadre du projet MINT vise à relever ces défis :
L'originalité de cette méthode réside dans la réalisation d'une surcroissance latérale de nanofils de GaN afin d'obtenir des microplaquettes de GaN servant de support pour la fabrication de microLED. Des résultats préliminaires prometteurs ont été obtenus : des microplaquettes de GaN ont ainsi été obtenues avec succès en réalisant une surcroissance de nanofils de GaN, synthétisés par MBE, sur des substrats de TiN de densité variable (figure ci-contre). Le contact ohmique mesuré entre les microplaquettes de GaN et le TiN souligne la pertinence de notre approche. De plus, nous visons à contrôler la longueur d’onde d’émission des puits quantiques en InGaN développés sur les microplaquettes en ajustant leur diamètre, permettant ainsi une émission RVB à partir d’une même plaquette.
Un autre volet du projet porte sur la croissance épitaxiale de films minces d’AlN sur du TiN, en permettant la coalescence complète des nanofils d’AlN afin de former un gabarit idéal pour la fabrication de dispositifs épitaxiaux à ondes acoustiques de volume (BAW). Bien que le poste de post-doctorant soit plus focalisé sur les micro-LEDs, le chercheur aura l’occasion de participer également à ce volet du projet.

Votre Profil

Compétences

Les différents aspects de ce poste sont la croissance épitaxiale, la caractérisation structurelle et optique, ainsi que la nanofabrication. Un doctorat en physique des semi-conducteurs ou en science des matériaux est donc requis. Une expérience dans le domaine des matériaux à base de nitrures de groupe III ou dans la fabrication de LED serait un atout, mais n’est pas obligatoire.
Le post-doctorant participera aux réunions régulières entre le CRHEA et le PDI. D’excellentes compétences analytiques, organisationnelles et de communication sont donc attendues.

Votre Environnement de Travail

Un poste de post-doctorant est à pourvoir au CRHEA dans le cadre du projet MINT, cofinancé par l'Agence nationale de la recherche (ANR) et la Fondation allemande pour la recherche (DFG). L'objectif est de développer des plateformes de semi-conducteurs sur métal destinées à des applications spécifiques dans le domaine des micro-LEDs et des dispositifs à ondes acoustiques de volume (BAW). Le candidat retenu sera chargé de la croissance épitaxiale, de la fabrication et de la caractérisation de micro-LEDs à base de GaN sur des substrats métalliques en TiN, à l'aide de la technique d'épitaxie en phase vapeur aux organométalliques (MOVPE).
CRHEA (Centre de Recherche sur l'Hétéro-Epitaxie et ses Applications, Université Côte d'Azûr-CNRS): Ce laboratoire est à la pointe dans le domaine de l'épitaxie des matériaux semi-conducteurs à base de nitrures de groupe III et a dirigé le Labex « GaNeX/t » consacré au GaN. Le CRHEA a été à l'origine de nombreuses avancées dans la technologie du GaN et y a largement contribué, notamment en matière de croissance de plaquettes de GaN sur Si et SOI destinées aux écrans microLED . L'équipe dispose de l'expertise et des outils nécessaires à la croissance (3 réacteurs MOCVD pour le GaN) et à la fabrication de composants en salle blanche. (https://www.crhea.cnrs.fr/en/technology-platform.htm). Pour la caractérisation structurelle et optique, le CRHEA bénéficie des installations du P-CAT (Techniques avancées de caractérisation), notamment de sa plateforme CRHEACAM, spécialisée dans la caractérisation de pointe (MEB, MET, PL et CL, diffraction des rayons X, mesures de capacité-tension) des matériaux semi-conducteurs et des matériaux isolants cristallins. Des mesures MicroRaman et CL avec EBIC seront réalisées en collaboration avec le PDI (Berlin) afin de déterminer la concentration en porteurs et d'évaluer les contacts électriques.

Ce que nous proposons :
Possibilité de travailler sur un projet international et sur différents aspects de la science des matériaux : croissance, nanofabrication et caractérisation structurelle approfondie. Présentation des résultats lors de congrès nationaux et internationaux.

Comment postuler :
Les candidats intéressés doivent soumettre leur candidature via le portail emploi ainsi que compléter leur candidature par mail à blandine.alloing@crhea.cnrs.fr et ileana.florea@crhea.cnrs.fr, en ajoutant un CV, une lettre de motivation détaillant leur intérêt et leur expérience, deux lettres de références et une liste de publications.

Rémunération et avantages

Rémunération

Entre 3 071 € et 4 502 € selon l'expérience

Congés et RTT annuels

44 jours

Pratique et Indemnisation du TT

Pratique et indemnisation du TT

Transport

Prise en charge à 75% du coût et forfait mobilité durable jusqu’à 300€

À propos de l’offre

À propos du CNRS

Le CNRS est un acteur majeur de la recherche fondamentale à une échelle mondiale. Le CNRS est le seul organisme français actif dans tous les domaines scientifiques. Sa position unique de multi-spécialiste lui permet d’associer les différentes disciplines pour affronter les défis les plus importants du monde contemporain, en lien avec les acteurs du changement.

Le CNRS

Les métiers de la recherche