Patrick Desjardins
Professeur titulaire

Titulaire, Chaire de recherche du Canada en physique de la matière condensée
Regroupement québécois sur les matériaux de pointe (RQMP)
Groupe de recherche en physique et technologie des couches minces
Département de génie physique, patrick.desjardins@polymtl.ca

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Matériaux de pointe pour la microélectronique et l'optoélectronique

Sommaire

Notre groupe réalise des travaux de recherche fondamentale et appliquée sur des matériaux de pointe pour des applications de haute technologie, notamment en microélectronique et en optoélectronique. Notre objectif principal est de développer une solide compréhension des interactions atome/surface lors de la synthèse des couches minces de matériaux avancés afin d’en contrôler la microstructure et la microchimie à l'échelle atomique. Notre programme de recherche comprend des études complémentaires de croissance et de modification de couches minces, de science des surfaces, de caractérisation des propriétés physiques, de fabrication de dispositifs et de modélisation réalisées selon un processus itératif avec rétroaction. Les résultats de ces travaux servent de base au développement de nouveaux procédés de synthèse et de traitement des couches minces. Ces travaux ont un impact scientifique et technologique dans les domaines stratégiques des semi-conducteurs, de la microélectronique, de l’optoélectronique et des nanotechnologies.

Problématique scientifique et technologique

La juxtaposition de couches ultra-minces semi-conductrices de compositions variées permet de façonner les propriétés optiques et de transport électronique des matériaux en vue de leur utilisation dans la fabrication de dispositifs microélectroniques et optoélectroniques de plus en plus performants. Les nouvelles techniques de croissance épitaxiale hybrides permettront par exemple la fabrication d'une nouvelle génération de circuits et stimuleront ainsi l'émergence de réseaux de communications à large bande et à aux vitesses de traitement des données accrues. Les propriétés de ces nouveaux assemblages de matériaux et par conséquent leur performance dépendent en grande partie de la composition chimique mais sont toutefois généralement dominées par des effets attribuables à la microstructure. En particulier, les surfaces et les interfaces jouent un rôle de premier plan aussi bien au niveau des propriétés électroniques des dispositifs à semi-conducteurs qu'en ce qui concerne les propriétés optiques, mécaniques, physiques et chimiques des couches minces et des multicouches.

Afin de mettre au point les prochaines générations de dispositifs, de circuits et de systèmes microélectroniques et optoélectroniques, il est impératif d'établir une compréhension quantitative des matériaux et procédés avancés à l'échelle atomique. Nous travaillons à 'nanostructurer' les matériaux avancés afin de contrôler la formation des interfaces lors de leur incorporation dans des structures complexes offrant des propriétés nouvelles.

 

Résumé de notre programme de recherche

couches minces miniature.gif (3329 bytes)Les sciences et l'ingénierie des couches minces, des surfaces et des interfaces, autrefois des domaines très empiriques, évoluent aujourd'hui très rapidement. Notre objectif principal est de développer une solide compréhension des interactions atome/surface lors de la synthèse des couches minces de matériaux avancés dans des conditions fortement hors équilibre afin d'en contrôler la microstructure et la microchimie à l'échelle atomique.

Notre programme de recherche comprend des études complémentaires de croissance et de modification de couches minces, de science des surfaces, de caractérisation des propriétés physiques, de fabrication de dispositifs et de modélisation. Les travaux sont réalisés selon un processus itératif avec rétroaction afin de caractériser les nouveaux matériaux et assemblages pour en déterminer les propriétés nouvelles (voir la figure ci-dessous). Ceci permet d'établir de nouvelles règles de design pour la fabrication de dispositifs nouveaux et/ou plus performants. Les matériaux, procédés et dispositifs sont ensuite modélisés afin de mettre au point des modèles prédictifs robustes pour le design et la fabrication de produits innovateurs.

DESIGN.GIF (2475 bytes)

Nos activités de recherche portent plus spécifiquement sur (i) la croissance épitaxiale d'hétérostructures avancées d'alliages de semi-conducteurs pour la fabrication de dispositifs microélectroniques et optoélectroniques, (ii) la microstructure et la morphologie de surface de couches hétéroépitaxiales sous contraintes, (iii) la synthèse de nanostructures auto-assemblées et leur intégration dans des dispositifs optoélectroniques, (iv) les réactions interfaciales lors du traitement de multicouches métalliques et semi-conductrices, et (v) les barrières de diffusion et les couches de métallisation pour l'industrie de la microélectronique.

 


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Modifié le 2006-08-28