Ingénieur Chercheur Sources et détecteurs moyen infra rouge pour circuits photoniques GeSn intégrés sur silicium : application à la détection environnementale

L'un des défis actuels de la photonique sur silicium est de développer des composants optoélectroniques (sources et photodétecteurs) moyen infra-rouge efficaces et technologiquement compatibles avec les fonderies de la microélectronique. Le CEA-IRIG et le CEA-LETI font partie des rares laboratoires à avoir déjà fait la démonstration de composants à émission et détection dans l'infrarouge moyen à base de semi-conducteurs du groupe IV, à la fois en germanium (Ge) et germanium étain (GeSn). Nous visons aujourd'hui la réalisation de sources lumineuses et de photodétecteurs moyen infrarouge efficaces. De nouvelles couches de (Si)GeSn seront épitaxiées en 200 mm au CEA Leti, puis traitées par le CDD/post-doc dans des salles blanches de plus petite échelle au CEA-IRIG pour l’élaboration de composants discrets. Au CEA IRIG, le/la CDD/post-doc étudiera les phénomènes physiques dans les composants à basse température (évolution des seuils laser en fonction du type d’empilement de départ, de l’architecture choisie pour le résonateur, contribution des défauts dans les performances des lasers/photodétecteurs, mesures de détectivité à basse température…). Au LCO au CEA-Leti iI/elle pourra effectuer le design, simuler et caractériser plus systématiquement les composants à température ambiante et aller vers la validation de détecteurs environnementaux utilisant les composants discrets développés.

Le travail se déroulera au sein du Département de Physique (DEPHY) dans le laboratoire SINAPS du CEA-IRIG et au sein du département d’Optique et Photonique du CEA Leti, qui sont leaders mondiaux dans le développement et la fabrication de composants photoniques Silicium (ou CMOS) pour la détection et l’émission dans l’infra-rouge avec des matériaux du groupe IV-IV.

Les objectifs seront :
 (i) concevoir des empilements de (Si)GeSn efficaces pour l’émission et la détection infrarouge,
 (ii) appliquer et contrôler la contrainte en tension dans les couches d’alliage germanium-étain, afin de jouer sur les forces d’oscillateur et les longueurs d’onde de travail,
 (iii) réduire le nombre de défauts cristallins dans les régions actives du GeSn par le couplage de nouvelles voies de croissance et de traitements post procédés (amélioration des seuils laser, des détectivités des photodétecteurs),
 (iv) fabriquer et caractériser des composants discrets (microlasers/LEDs en GeSn/Si, photoconducteurs et photodiodes en GeSn/Si), puis poser les premières briques d’intégration pour la réalisation de circuits photoniques intégrés plus complexes
 (v) tester les couples émetteur-détecteur pour des applications de détection environnementale (utilisation de cellules de détection de gaz).
Ce travail impliquera des contacts avec des laboratoires étrangers.

Formation :

Il est recherché des candidat/e/s motivé/e/s ayant un très bon niveau académique (école d’ingénieurs ou formation universitaire de haut niveau) et possédant un master ou doctorat en physique fondamentale, physique du solide, optique, optoélectronique ou photonique.

Compétences particulières :

Le candidat/e devra avoir une bonne compréhension de la physique des milieux semi-conducteurs, allier des compétences en modélisation et des qualités d’expérimentation pour la fabrication et la caractérisation des dispositifs.

 Qualités adaptées :

Il/elle devra faire preuve d’esprit d’équipe et d’adaptation pour acquérir de nouvelles connaissances.