Project de Recherche
La Chaire de recherche Umicore en nanomembranes semi-conductrices et optoélectronique flexible se consacre à l’avancement de la science et de la technologie des matériaux de nouvelle génération pour une électronique et des systèmes énergétiques durables.
Son objectif est de développer des nanomembranes semi-conductrices innovantes et des plateformes optoélectroniques flexibles alliant hautes performances, conception légère, évolutivité et efficacité énergétique.
En établissant un lien entre la recherche fondamentale et les applications pratiques, la Chaire vise à accélérer la transition vers des solutions énergétiques plus propres, des dispositifs intelligents et des matériaux durables, tout en favorisant la collaboration entre le monde universitaire, l’industrie et la société.
Institut interdisciplinaire d’Innovation Technologique – 3IT
Chaire de recherche UdeS et Umicore sur les nanomembranes semi-conductrices et l’optoélectronique flexible
- Vers une électronique flexible
Germium poreux à couche épitaxiale efficace (PEELER) pour cellules solaires III-V à haut rendement et à faible coût
- Le développement d’un procédé innovant dans le domaine de l’énergie solaire
Nanocomposite graphène-silicium mésoporeux
- Graphène 2D, hétérostructures hybrides et observations in situ avancées
Cellules solaires III-V à haut rendement utilisant une interface de séparation en Ge mésoporeux
- Cellules solaires III-V sur silicium poreux
- Cellules solaires à jonction dupliquée : une approche innovante pour la récupération d’énergie à très haute concentration
- Piliers de silicium nanostructurés comme substrat souple pour une hétéroépitaxie sans défauts
Nanovides et défauts dans un substrat Ge/Si pour l’intégration de matériaux III-V
- Défauts dans le substrat Ge/Si pour l’intégration de matériaux III-V
Silicium poreux recuit pour batteries lithium-ion
- Microbatterie sur puce pour applications IoT
Cellules solaires III-V sur silicium poreux
Cellules solaires III-V sur silicium poreux
La croissance épitaxiale de composés III-V et du groupe IV, suivie de la fabrication de dispositifs optoélectroniques à partir de ces matériaux, est au cœur de nos activités de recherche. Grâce à des techniques de dépôt avancées, nous concevons des couches cristallines de haute qualité, dont la composition, l’épaisseur et les propriétés d’interface sont contrôlées avec précision.
Author : Alex Brice Poungoué Mbeunmi
Cellules solaires à jonction dupliquée : une approche innovante pour la récupération d’énergie à des concentrations ultra-élevées
Cellules solaires à jonction dupliquée
Une nouvelle architecture de cellules solaires, appelée cellules à jonctions dupliquées, constitue une alternative innovante aux cellules multijonctions III-V classiques. Elle consiste à dupliquer chaque sous-cellule en plusieurs jonctions p-n du même matériau. Cette architecture permet de réduire considérablement les pertes par effet Joule et, par conséquent, de fonctionner efficacement sous des facteurs de concentration très élevés (supérieurs à 1 000 soleils).
Author : Mohamed El-Gahouchi
Graphène 2D, hétérostructures hybrides et observations in situ avancées
Graphène 2D, hétérostructures hybrides
Ce projet de recherche explore plusieurs sujets clés, notamment la croissance de graphène monocouche sur des substrats semi-conducteurs (Ge, GaAs, etc.), le graphène 2D monocristallin à l’échelle de la plaquette (100–300 mm), les hétérostructures détachables III–V/IV/graphène pour les applications optoélectroniques et photovoltaïques.
Author : Thierno Mamoudou Diallo
Nanocomposite graphène-silicium mésoporeux
Nanocomposite graphène-silicium mésoporeux
Le silicium et le germanium sont des semi-conducteurs d’intérêt pour les applications énergétiques. La gravure électrochimique permet d’obtenir des semi-conducteurs nanostructurés de taille nanométrique et de morphologie ajustable. L’infiltration chimique en phase vapeur (CVD) avec de l’acétylène, par étapes contrôlées et sous contrôle de la température, conduit au dépôt de graphène dans la structure mésoporeuse (toute la surface est recouverte). Des caractérisations avancées du matériau (Raman, MEB, MET, XPS) sont ensuite réalisées afin de comprendre la structure et la nature du dépôt. Enfin, les propriétés thermoélectriques de ce nouveau type de nanomatériau sont étudiées.
Author : Stephanie Sauze
Piliers de Si nanostructurés comme substrat souple pour une hétéroépitaxie sans défauts
Piliers de Si nanostructurés comme substrat Compliant pour une hétéroépitaxie sans défauts
Un substrat parfaitement déformable permettrait l’intégration monolithique de matériaux semi-conducteurs de haute qualité, tels que le germanium (Ge) et les semi-conducteurs III-V, sur un substrat de silicium (Si), ouvrant la voie à de nouvelles fonctionnalités sur la plateforme technologique Si, éprouvée et économique. Nous présentons ici un substrat Si déformable permettant la croissance épitaxiale sans défaut de matériaux présentant un désaccord de maille. La méthode repose sur la structuration profonde du substrat Si pour former des micropiliers micrométriques, suivie d’une porosification électrochimique. L’étude de la qualité cristalline du Ge épitaxié par diffraction des rayons X, microscopie électronique en transmission et comptage des figures de corrosion démontre la relaxation élastique complète des microcristaux sans défaut. L’obtention d’une hétéroépitaxie sans dislocations repose sur l’interaction entre la déformation élastique des micropiliers poreux, induite par la contrainte due au désaccord de maille entre Ge et Si, et la diffusion du Ge dans le substrat mésoporeux structuré, atténuant ainsi la contrainte de désaccord à l’interface Ge/Si.
Author : Alexandre Heintz
Défauts dans le substrat Ge/Si pour l’intégration de matériaux III-V
Défauts dans le substrat Ge/Si pour l’intégration de matériaux III-V
Nous utilisons la gravure électrochimique de substrats Ge/Si pour créer des cavités le long des dislocations, suivie d’un recuit thermique pour favoriser leur coalescence. Ces cavités dévient ou annihilent les dislocations, réduisant ainsi la densité de dislocations traversantes à environ 10⁴/cm². Cette méthode représente une voie prometteuse pour l’intégration de matériaux III-V sur silicium en vue de la fabrication de cellules solaires à haut rendement.
Author : Jonathan Henriques
Microbatterie sur puce pour applications IoT
Microbatterie sur puce pour applications IoT
Les matériaux d’anode haute performance comme le silicium et le germanium sont confrontés à des défis tels que la dilatation volumique et la formation d’une interface électrolyte solide (SEI). La nanostructuration améliore leur durée de vie et leur stabilité mécanique, tandis que la fonctionnalisation par le carbone réduit la SEI et la capacité irréversible. Forts de ces connaissances, nous avons développé des nanocomposites mésoporeux de germanium-graphène par gravure électrochimique et dépôt chimique en phase vapeur, permettant d’obtenir des performances électrochimiques supérieures pour les applications à haute énergie et à haute puissance.
Author : Arthur Dupuy
