Poste de doctorat | Homo- et hétérostructures avec monocristaux 2D par dépôt sélectif pour applications logiques avancées – Belgique

Obtenez une compréhension complète du dépôt chimique en phase vapeur et utilisez des réacteurs industriels avancés pour créer des hétérostructures de matériaux 2D pour les futurs dispositifs nanoélectroniques.

Les nouveaux matériaux bidimensionnels (2D), en particulier les dichalcogénures de métaux de transition semi-conducteurs (TMDC), offrent des fonctionnalités avancées dans des systèmes intégrés avancés et ultra-évolutifs. Compte tenu de leurs propriétés électroniques, magnétiques et optiques convaincantes pour une forme monocouche, imec explore leur intégration pour diverses applications et systèmes ; en particulier, pour les technologies CMOS avancées dans une feuille de route au-delà du silicium. 

La fabrication artificielle d’homo- et hétérostructures, constituées de deux ou plusieurs matériaux 2D, constitue une voie intéressante pour préserver et ajuster les propriétés électriques uniques pour une application donnée. [1-4] Cependant, la synthèse d’homo- et hétérostructures 2D/3D avec des techniques de dépôt compatibles avec l’industrie en est encore à ses débuts.

Le but

L’objectif principal est de concevoir de nouveaux processus de dépôt d’homo et d’hétérostructures avec contrôle de l’épaisseur de la monocouche qui peuvent être intégrés dans de futurs dispositifs subnanométriques tels que les transistors à effet de champ (FET) à nanofeuilles à grille complète et les FET complémentaires atomiquement minces (CFET). . (Fig. 1.)

Que vas tu faire

Dans ce projet de recherche de doctorat, vous explorerez le comportement de nucléation et de croissance des TMDC avec contrôle de l’épaisseur d’une monocouche par dépôt chimique en phase vapeur (CVD) sur d’autres TMDC et/ou sur des diélectriques amorphes pour créer des homo- et hétérostructures avec des performances électriques réglables et améliorées.

Pendant la recherche doctorale, vous êtes encouragé à :

• Développer une compréhension fondamentale des mécanismes de croissance des TMD en combinant l’analyse expérimentale via un ensemble complémentaire de techniques de caractérisation avancées avec des modèles théoriques.
• Concevez de nouveaux concepts de dépôt qui garantissent le contrôle de l’épaisseur de la monocouche et permettent l’empilement de couches 2D pour former des hétérostructures verticales, sur la base des informations générées sur les mécanismes de croissance.
• Examiner de manière critique la littérature existante dans ce nouveau domaine de recherche et procéder à une évaluation analytique des stratégies de croissance possibles.

Cette recherche sera menée à l’aide de l’infrastructure de salle blanche de pointe de 300 mm d’Imec. Vous ferez partie de l’équipe de croissance des matériaux 2D chez imec, où vous serez soutenu par une équipe internationale composée de chercheurs de haut niveau dans différents domaines qui vous fourniront le soutien nécessaire pour atteindre vos objectifs.  

Votre formation

En plus de la piste doctorale à la KU Leuven, vous :

• Apprenez à faire fonctionner des réacteurs CVD industriels de 300 mm.
• Acquérir des connaissances sur différentes techniques de caractérisation physique telles que la microscopie à force atomique (AFM), la spectroscopie photoélectronique à rayons X (XPS), Raman, la photoluminescence (PL), la spectroscopie de rétrodiffusion de Rutherford (RBS), la microscopie électronique à transmission (TEM), la microscopie à effet tunnel ( STM), Diffraction des rayons X dans le plan (XRD dans le plan).
• Participez à la préparation et à l’alignement des flux de fabrication des appareils pour l’évaluation électrique de vos échantillons en collaboration avec des experts en appareils.

Les références

1. Huang X, Liu C, Zeng S et al. Transistor à canal multipont ultra fin activé par l’assemblage van der Waals. L’avocat Mater. 2021;33:2102201.
2. Liu L, Liu C, Jiang L et al. Mémoire flash non volatile ultrarapide basée sur des hétérostructures de van der Waals. Nat Nanotechnologie. 2021 ; 16 : 874-881.  
3. H. Ago, S. Okada, Y. Miyata, K. Matsuda, M. Koshino, K. Ueno, K. Nagashio. Science des matériaux à 2,5 dimensions : changement de paradigme de la science des matériaux vers l’innovation sociale future. Science et technologie des matériaux avancés, 2023, 23 : 1, 275-299.
4. PV Pham, SC Bodepudi, K. Shehzad, Y. Liu, Y. Xu, B. Yu, X. Duan. Chimique. Rév.2022, 122, 6, 6514-6613.

Type de travail : 5% littérature, 5% théorie, 90% expérimental

Superviseure : Annelies Delabie

Co-directeur : Pierre Morin

Conseiller quotidien : Henry Medina Silva

Le code de référence pour ce poste est  le 2024-017 . Mentionnez ce code de référence sur votre formulaire de candidature.