Techniques d’épitaxie de couches minces cristallines pour l’optique: physico-chimie, caractérisations et applications (1ère partie)

Journée thématique organisée sous l’égide du Réseau CMDO+ (https://cmdo.cnrs.fr/), de la Mission pour les Initiatives Transverses et Interdisciplinaires du CNRS (MITI).

Les couches minces suscitent un intérêt croissant dans de nombreux domaines et en particulier en optique à travers l’explosion des besoins dans les télécoms, la biophotonique, l’environnement, la défense ou encore la protection civile et les besoins grands publics. Dans le cadre du réseau technologique CMDO+, les couches minces font soit l’objet de recherches pour le développement de nouveaux dispositifs optiques actifs ou passifs, tels que des lasers, des scintillateurs ou des guides d’ondes pour ne pas être exhaustif, soit interviennent à travers des dépôts fonctionnels, tels que des traitements antireflets sur les différentes optiques ou cristaux laser mis en œuvre ou encore en tant qu’absorbants saturables sous la forme de films minces. A cet effet et afin de mieux appréhender les diverses problématiques auxquelles on peut être confronté du point de vue expérimental au regard de ces couches minces, il est important de comprendre certaines notions relatives à la croissance/au dépôt de ces dernières mais aussi au niveau des phénomènes qui interviennent à l’interface « couche / substrat » et qui ont une influence essentielle sur la qualité et les propriétés de ces dernières. Ainsi un tour d’horizon des différentes techniques d’épitaxie sera d’abord fait, en abordant différents matériaux d’intérêt optique. Les principales techniques et méthodes de caractérisation mises en œuvre pour étudier les couches épitaxiées seront ensuite présentées. Enfin, quelques éléments théoriques sur les mécanismes de croissance épitaxiale en flux et sur leur modélisation numérique seront présentés. Deux séances de TD de mise en pratique des méthodes de traitement des résultats obtenus en DRX et TEM seront enfin proposées.

LISTE DES INTERVENANTS

- Gurvan Brasse (CIMAP, Caen): Croissance en flux de couches minces cristallines de fluorures dopés terres rares par épitaxie en phase liquide pour des applications laser

- Adrian David (CRISMAT, Caen): Méthodes de caractérisation par diffraction des rayons X de couches minces épitaxiées d’oxydes

- Jeffrey Derby (University of Minnesota, Minneapolis - USA): Modeling and numerical simulation of growth processes from a liquid phase

- Vincent Sallet (GEMAC – Versailles): Couplage épitaxie / propriétés - croissance épitaxiale du type MOCVD et MBE

- Pavel Loiko (CIMAP, Caen): Caractérisation optique et laser de couches minces diélectriques épitaxiées dopées terres-rares

- Laurence Méchin (GREYC, Caen): Couches minces épitaxiées de La2/3Sr1/3MnO3 pour des applications bolomètres sur substrats silicium ou magnétorésistances sur substrats vicinaux - Importance de l'épitaxie sur les performances des capteurs

- Adrien Michon (CRHEA, Nice): Croissance de couches épitaxiées de graphène sur substrat de Saphir et de SiC

- Mathis Plapp (Ecole Polytechnique, Palaiseau): Modélisation des mécanismes de croissance en phase liquide par la méthode des champs de phases

- Alexandre Tallaire (IRCP-Chimie ParisTech, Paris): Matériaux épitaxiés réalisés par CVD pour des applications en technologies quantiques : des centres colorés dans le diamant, aux terre-rares dans les oxydes

- Philippe Vennegues (CRHEA, Nice): caractérisation TEM des couches épitaxiées, des défauts, dislocations et mécanismes de propagation

Mardi 7 Novembre 2023

13h30: Accueil des participants 

13h45: Mot d’accueil et de bienvenue (G. Brasse)

13h50: Présentation du réseau CNRS CMDO+ (M. Velazquez)

14h00: « Couplage épitaxie / propriétés - croissance épitaxiale du type MOCVD et MBE » (Vincent Sallet, GEMAC – Versailles)

15h00: « Couches minces épitaxiées de La2/3Sr1/3MnO3 pour des applications bolomètres sur substrats silicium ou magnétorésistances sur substrats vicinaux - Importance de l'épitaxie sur les performances des capteurs » (Laurence Méchin, GREYC - Caen)

15h40: Pause café

16h00: « Modeling and numerical simulation of growth processes from a liquid phase » (Jeffrey Derby, University of Minnesota, Minneapolis - USA)

17h00: « Matériaux épitaxiés réalisés par CVD pour des applications en technologies quantiques : des centres colorés dans le diamant, aux terre-rares dans les oxydes » (Alexandre Tallaire, IRCP-Chimie ParisTech, Paris)

17h50: « Thermodynamique et croissance des interfaces: modélisation par la méthode des champs de phases » (Mathis Plapp, École Polytechnique - Palaiseau)

18h45: Fin de journée