Laboratoire de Photonique et de Nanostructures
Centre National de la Recherche Scientifique - UPR20
Français Anglais
élaboration et Physique des Structures épitaxiées > III-V nanowires
image 1
image 2
image 3
image 4
image 5
image 6
image 7
image 8

Nanowires

Trait horizontal

Puce Retour accueil


Puce Présentation

Puce Faits Marquants

Puce Membres

Puce Publications

Puce Contrats et projets

Puce Stages passés et en cours


Puce Groupe ELPHYSE

Puce Thème PHEH

Trait vertical

Puce Présentation


Objectives

  • Fabricate nanowires of III-V materials
  • Analyze the morphological, structural, chemical, optical and transport properties of NWs
  • Study and understand the basic mechanisms of nanowire formation
  • Model nanowire growth quantitatively and predictively
  • Fabricate controlled and defect-free heterostructures in nanowires for various applications
  • Extend the current understanding of nucleation in open systems of nanometric dimensions



The interest for semiconductor nanowires (NWs) extends rapidly. This new class of nano-objects is likely to play an important role in future electronic and optoelectronic devices. NWs are also excellent vehicles for exploring the properties of one-dimensional (1D) systems. In this field, our studies have several interrelated facets. First, we aim at understanding, quantifying and modelling the basic mechanisms of NW growth, in their specific thermodynamical, kinetic and statistical aspects. We make use of this information to produce NWs with controlled geometry, structure and composition (including axial and radial heterostructures, and doping) for basic physical studies as well as for potential applications. Our investigations rely on detailed analyses of the samples, in particular by transmission electron microscopy (TEM). Specifically, we fabricate NWs by molecular beam epitaxy (MBE) in the (Al,Ga)As and In(P,As) systems using Au as a catalyst, and catalyst-free (Al,Ga)N NWs.



Highlights

  • Origin of the wurtzite phase in nanowires of III-V zinc blende semiconductors
  • Crystalline phase transition induced by epitaxial burying of GaAs nanowires
  • Calculation of the critical dimensions for the plastic relaxation of axial heterostructures in nanowires
  • Nucleation antibunching in VLS growth
  • Quantum dots in nanowires for single photon sources


Wurtzite phase of a GaAs nanowire oberved by TEM
Figure 1 : Wurtzite phase of a GaAs nanowire oberved by TEM
Figure 3 : GaAs nanowires grown by MBE from an organized array of Au particles defined by electron-beam lithography

Collaborations

  • V. Dubrovskii, G. E. Cirlin, Saint Petersburg Academic University (Russia), Internat. Assoc. Lab. ILNACS
  • V. Zwiller, N. Akopian, Kavli Institute of Nanoscience, TU Delft (The Netherlands), PICS submitted
  • M. Tchernycheva, IEF, Orsay (France)
  • RCIQE, U. of Hokkaido (Japan)
  • J.-L. Maurice, G. Rizza, LPICM, Palaiseau


Retour sommet page

Puce Faits Marquants

Retour sommet page

Puce Membres

Contacts

 Harmand Jean-Christophe  (+33) 1 69 63 60 81  
 Glas Frank  (+33) 1 69 63 60 79  

Et aussi...

 Largeau Ludovic  (+33) 1 69 63 61 74  
 Patriarche Gilles  (+33) 1 69 63 61 73  
 Travers Laurent  (+33) 1 69 63 60 65  
 Gogneau Noëlle  (+33) 1 69 63 61 75  
 Galopin Elisabeth  (+33) 1 69 63 60 66  
 Mauguin Olivia  (+33) 1 69 63 61 07  
 Beveratos Alexios  (+33) 1 69 63 61 78  
 Faini Giancarlo  (+33) 1 69 63 61 26  
 Gauthron Karine  (+33) 1 69 63 61 94  
 Gierak Jacques  (+33) 1 69 63 60 75  
 Mailly Dominique  (+33) 1 69 63 61 27  
 Ramdane Abderrahim  (+33) 1 69 63 61 50  
 Voisin Paul  (+33) 1 69 63 61 93  
 Wang Zhao-Zhong  (+33) 1 69 63 61 85  
 Péré-Laperne Nicolas  (+33) 1 69 63 63 01  
 Jabeen Fauzia  (+33) 1 69 63 60 99  
 Ramdani Mohammed Réda  (+33) 1 69 63 63 76  
 Lucot Damien  (+33) 1 69 63 60 64  
 Cohin Yann  (+33) 1 69 63 63 76  
 Costard Julien  (+33) 1 69 63 60 42  

Retour sommet page

Puce Publications

Publications dans des journaux
Retour sommet page

Puce Contrats et projets

    Puce Projets Internationaux

      UPSTIN : ultra-low power spin transistor based on InAs nanowires

      Référence de contrat : ANR Blanc International
      Coordinateur, Partenaire(s) : K. Yoh (RCIQE - University of Hokkaido)
      Responsable(s) LPN : Jean-Christophe Harmand
      Principaux objectifs : To establish the basis of ultra-low-power circuit operation by achieving steep slope of gate voltage for on/off switching through the successful Datta-Das type spin transistor of semiconductor nanowires. The devices are hybrid systems consisting of ferromagnetic contacts deposited on InAs or InAs/InAsP core-shell nanowires. Coordinator: Kenji Yoh (RCIQE, University of Hokkaido, Sapporo, Japan) (2011-2013)

      ILNACS : Nanostructures of Compound Semiconductors (Growth, properties, devices)

      Référence de contrat : Laboratoire International Associé (LIA) CNRS - Université de Montpellier - INSA Toulouse / Académie des Sciences de Russie - Fondation Russe pour la Recherche Fondamentale
      Responsable(s) LPN : Frank Glas
      Principaux objectifs : Coordonner et développer les collaborations scientifiques entre les laboratoires du CNRS et les laboratoires et instituts de l'académie des sciences russe basés à Saint-Petersbourg dans le domaine de la croissance et de l'étude des propriétés physiques des nanostructures de semiconducteurs composés, et des composants basés sur ces structures. (2010-2013)

    Retour sommet page

    Puce Réseaux Internationaux

      SANDIE : Self-Assembled semiconductor Nanostructures for new Devices in photonics and Electronics

      Référence de contrat : Programme: FP6 – NMP- Network of Excellence
      Coordinateur, Partenaire(s) : M. Grundman (Université de Leipzig),
      Responsable(s) LPN : Abderrahim Ramdane, Aristide Lemaître
      Principaux objectifs : Nanostructures auto-organisées pour les nouveaux composants en électronique et photonique (2004-2008)

    Retour sommet page

    Puce ANR PNANO

      INSCOOP : Intégration de Nanofils III-V sur SOI pour COnnections Optiques sur Puce

      Référence de contrat : ANR P3N
      Coordinateur, Partenaire(s) : M. Gendry (Institut des Nanotechnologies de Lyon)
      Principaux objectifs : Intégration de Nanofils III-V sur SOI pour COnnections Optiques sur Puce (2011-2014)

      BONAFO : boîtes dans nanofils pour l'optique

      Référence de contrat : ANR PNANO
      Coordinateur, Partenaire(s) : K. Kheng (INAC / CEA )
      Responsable(s) LPN : Jean-Christophe Harmand
      Principaux objectifs : L’objectif est de développer la croissance d’hétérostructures dans des nanofils de semiconducteurs de gap direct, notamment des boîtes quantiques uniques, de comprendre et d’exploiter leur propriétés optiques. Partenaires: SP2M-CEA, Institut Néel-CNRS, IEF-CNRS, LPA-ENS-CNRS (2009-2011)

      FILEMON35 : Fils Epitaxiés par Croissance VLS de Matériaux III-V Organisés à l’échelle Nanométrique

      Référence de contrat : ANR PNANO
      Responsable(s) LPN : Jean-Christophe Harmand
      Principaux objectifs : Les principaux objectifs sont d’une part la compréhension des mécanismes qui régissent la croissance VLS, d’autre part la fabrication de nanofils fonctionnels et l’exploration de leur propriétés d’émission et de transport. (2005-2008)

    Retour sommet page
Retour sommet page

Puce Stages passés et en cours

Post-doctorat


  • Electronic transport in core-shell nanowires

  • M.R. Ramdani-(En cours depuis 2011-01-01)
    Thème : Physique et élaboration des hétérostructures (PHEH)
    Contact : J.-C. Harmand
    Groupe : Elaboration et Physique des Structures Epitaxiées (ELPHYSE)
                Physique et Technologie des Nanostructures (PHYNANO)
    En savoir plus

    Semiconductor nanowires elaborated by catalyst-assisted growth are very flexible to fabricate complex and original heterostructures. In particular, the core-shell heterostructure allows forming an electron gas which is confined at the core/shell interface. At small core diameter, the electron gas is expected to be quasi one-dimensional (1D).
    Several groups study the electronic transport in nanowires or nanotubes, but very few convincing results are published, for instance on the observation of quantum interferences expected in such systems. Although the material quality is generally much better in nanowires formed by bottom-up growth as compared to those obtained by etching techniques, these nanostructures are not yet ideal and many critical issues have to be addressed to improve their characteristics: control of the crystal phase, material purity, doping efficiency, contacts, surface passivation…
    LPN has developed a complete process to fabricate devices from single vertically standing nanowires which include a GaAs core and a δ-doped GaAlAs shell (Fig. 1a and 1b). Their spatial location and their diameter are controlled by organizing the catalyst before growth by electron-beam lithography. Then, the nanowires are buried by undoped epitaxial GaAs (Fig. 5c). This step allows planarization, removes crystalline defects and suppresses the sidewall surface states. Metallic contacts are deposited on the emerging tips of the wire and on the highly doped substrate. Preliminary transport measurements on these original devices have revealed that the carrier gas experiences weak localization and anti-weak localization, indicating a strong spin-orbit coupling.
    We propose to further elucidate the different regimes of electronic transport in these nanostructures and to identify the behaviors which are related to their 1D character. To this aim, we want to modulate the carrier concentration in the channel. This can be done by introducing a doped layer in the epitaxial burying which can serve as wrap-around gate electrode. The post-doc will participate actively to the fabrication such devices and to their characterization by low-temperature magneto-transport measurements. The activity will be led by ELPHYSE and PHYNANO research groups in LPN.
    Bourse Cnano IdF

  • Tranport cohérent dans les nanofils

  • D. Lucot-(En cours depuis 2010-01-01)
    Thème : Nanostructures, gaz d'électron et électronique de spin (NGES)
                Physique et élaboration des hétérostructures (PHEH)
    Contact : G. Faini , J.-C. Harmand
    Groupe : Elaboration et Physique des Structures Epitaxiées (ELPHYSE)
                Physique et Technologie des Nanostructures (PHYNANO)
    En savoir plus

  • Nanowires for single photon emission

  • F. Jabeen-(En cours depuis 2009-06-01)
    Thème : Physique et élaboration des hétérostructures (PHEH)
    Contact : J.-C. Harmand
    Groupe : Elaboration et Physique des Structures Epitaxiées (ELPHYSE)
    En savoir plus

Thèse

Stage

Retour sommet page

Mis à jour le
27/01/2012

Accueil         Nous contacter         Annuaire         Venir au LPN         Actualités         Liens utiles