Recherche exploratoire sur la technologie III-Sb

Alliages bismide-antimoniure :

Depuis 2016, nous étudions l’incorporation de Bi dans les alliages et les hétérostructures III-Sb. L’incorporation de Bi dans les III-Sbs est un défi et a été peu étudiée. Nous avons élucidé les conditions de croissance particulières nécessaires pour obtenir une incorporation élevée, et nous avons atteint le record d’incorporation de 14% dans les couches et les puits quantiques (QWs). Nous avons démontré la première diode laser QW à base de GaSbBi. Elle a fonctionné jusqu’à température ambiante. Nous avons également étudié les alliages GaInSbBi et les QWs, et démontré une compétition entre l’incorporation d’In et de Bi. Nous avons étudié la microstructure et les propriétés électroniques de nos échantillons en collaboration avec l’Institut Paul Drude de Berlin et l’Université de Wroclaw, respectivement.

Tous les résultats peuvent être trouvés dans une série d’articles publiés dans Applied Physics Letters, J. Applied Physics, J. Crystal Growth et Semiconductor Science and Technology.

Oscillation paramétrique optique à pompage électrique :

Ce projet ASTRID visait la démonstration très ambitieuse d’une oscillation paramétrique optique à pompage électrique dans des guides d’ondes III-Sb à motif d’orientation grâce à des diodes laser GaSb co-intégrées à des guides d’ondes Orientation-Patterned-GaSb. La mise en œuvre conjointe de structures actives III-Sb émettant dans la gamme de longueurs d’onde de 2,0 – 2,5 µm et de guides d’ondes OP-GaSb convertissant efficacement cette pompe dans la gamme de longueurs d’onde de 2,5 – 12 µm offrirait une correspondance parfaite vers des sources lasers à semi-conducteurs monolithiques à pompage électrique avec une capacité d’accord sans précédent. Nous avons développé les pierres angulaires individuelles, mais le projet s’est arrêté avant que nous puissions achever le dispositif complet.

Pour plus d’informations, voir Roux et al, Opt. Mater. Expr. 7 (2017) 3011 et Proc. SPIE 9894 (2016) 989415.

Phases topologiques dans les puits quantiques d’InAs/GaSb :

Les états de surface dans les matériaux semi-conducteurs et isolants sont généralement fragiles par rapport au désordre et aux perturbations telles que la diffusion d’impuretés et les interactions entre plusieurs corps. Cependant, il existe des systèmes dans lesquels les états de surface sont robustes en raison de la topologie non triviale de la structure de bande. Récemment, des puits quantiques InAs/GaSb à gap brisé ont montré une phase d’isolation topologique robuste même aux forts champs magnétiques. Nous collaborons avec nos collègues du Département de Physique (L2C, UMR CNRS 5221) pour étudier ces phases.

Des résultats récents peuvent être trouvés dans Krishtopenko et al, Phys. Rev. B 99 (2019) 121405(R), JETP Letters 109 (2019) 96 – 101 et Phys. Rev. B 97 (2018) 245419

Cellules thermophotovoltaïques

La bande interdite étroite des III-Sbs est bien adaptée aux cellules TPV qui visent à récolter la chaleur perdue. Avec d’autres collègues de l’IES, nous sommes impliqués dans un projet fondamental de l’ANR qui étudie le TPV en champ proche, dans le but de démontrer une amélioration de l’efficacité de plusieurs fois sous illumination en champ proche.