Second harmonic generation for characterisation of dielectric – semiconductor interfaces

Internship MASTER2/PFE
Second harmonic generation for characterisation
of dielectric – semiconductor interfaces

Durée :
5 à 6 mois

Lieu :
CROMA, Grenoble INP

Encadrants :
Irina IONICA, Irina.Ionica@grenoble-inp.fr
Lionel BASTARD, Lionel.Bastard@grenoble-inp.fr

Contexte et objectifs :
Les interfaces entre matériaux diélectriques et semi-conducteurs jouent un rôle déterminant dans les performances des dispositifs électroniques, notamment dans les transistors à effet de champ (MOSFET), les composants RF, ou encore les capteurs. La présence de défauts, de charges piégées ou de désordres structuraux à l’interfacepeut fortement influencer les propriétés électriques
du dispositif. Leur caractérisation est primordiale etl’objectif de ce stage est d’exploiter la génération de
seconde harmonique (SHG) comme méthode de caractérisation non destructive et sensible à l’échelle
nanométrique. La SHG est une technique optique non linéaire particulièrement sensible aux ruptures de symétrie, ce qui la rend idéale pour sonder les interfaces, qui présentent une rupture d’inversion de symétrie par rapport aux matériaux massifs. En détectant la lumière à fréquence doublée émise par la structure lorsqu’elle est excitée par un laser femtoseconde, il est possible d’obtenir des informations sur la structure atomique, les champs électriques internes et l’état de surface à l’interface.

Travail à réaliser :
Le travail se décomposera en plusieurs étapes : prise en main de la technique SHG (compréhension du principe physique, du montage optique existant et des conditions expérimentales), réalisation de mesures SHG sur différentes structures diélectrique sur semiconducteur (éventuellement sous tension externe), analyse des signaux SHG, avec focus sur l’impact des champs électriques interfaciaux (EFISH), et corrélation avec les propriétés structurelles et électriques connues des échantillons, comparaison avec des techniques
complémentaires (notamment, mesures C-V) pour valider les interprétations, simulation des réponses SHG (optionnel selon l’avancement), à l’aide du programme déjà existant au laboratoire.

Profil recherché :
Étudiant(e) en dernière année de formation d’ingénieur ou de master avec spécialisation en optique, physique appliquée, nanosciences ou matériaux.

Compétences souhaitées :

• Bonnes bases en optique et interactions lumière-matière
•  Bonnes bases en physique des semi-conducteurs
•  Intérêt pour l’expérimentation et l’analyse de données

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