Description de Projet
Dans les vingts dernières années de multiples méthodes de croissance de nanofils, bottom-up et top-down, ont été développés: tel que le procédé Vapor-Liquid-Solid VLS (utilisant les réacteurs MBE ou MOCVD) et la gravure par faisceau d’ions (Deep reactive-ion etching DRIE). Les nanofils sont fabriqués à base de matériaux semiconducteurs, diélectriques et métalliques et avec des dimensions allant de qqs 10s à qqs 100s de nm. Ceci a ouvert la voie sur diverses applications dans différents domaines [1]: photovoltaïque, photonique, électronique, mécanique, biologie et médecine,…
En photovoltaïque, les nanofils ont été utilisé pour la première fois sur la face frontale des cellules solaires en silicium pour jouer le double rôle de passivation des défauts de surface et le confinement optique. De telles cellules sans couche antireflet CAR dites les « black silicon cells » ont montrés de bonnes performances [2] similaires aux cellules avec couches anti-reflet. Puis, les nanofils sont utilisés pour faire la partie la plus importante de la cellule, à savoir, l’absorbeur. Théoriquement et expérimentalement, ces cellules à réseaux uniformes de nanofils (NanoWire Array Solar Cells NWSCs) montrent de meilleurs performances en comparant avec leurs similaires en couches minces (même matériau et même épaisseur) toute en économisant une partie importante de la matière [3]. Malgré, les résultats encourageant réalisés jusqu’à présent [4], des questions par rapport au désigne optimale et par rapport à collection efficace des porteurs dans ces cellules sont, encore, ouvertes.
En photonique, les nanofils sont utilisés dans de multiples composants [5]. On fabrique, déjà, de guides d’ondes photoniques à base de nanofils diéléctriques et des guides d’onde plasmoniques à base de manofils métalliques. D’autre part, depuis la première démonstration expérimentale de l’amplification laser à base de nanofils en 2001 [6], ces nanolasers ont connu de grands avancés [7]. Les diodes électroluminescentes LEDs à base de nanofils ont, aussi, attiré de grands intérêts, surtout, ceux à base des III-nitrures émettant dans le domaine UV-visible [8], et bien d’autres composants (photodétecteurs, amplificateurs optiques à semiconducteurs SOAs,...).
Dans ce PRFU, nous nous focalisons autour de la conception et de l’optimisation de composants photoniques (guides d’onde, résonateurs, diode lasers, diodes électroluminescentes, photodétecteurs,
... ) et photovoltaïques (cellules solaires) à base de nanofils.
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