Post-Doctorat en Hétérostructures d'Épigraphène pour une Nouvelle Électronique H/F CNRS

Détail du poste

Le candidat participera à l'étude des propriétés du semi-conducteur (SEG) de haute mobilité récemment découvert dans l'épigraphène [1]. Ce feuillet semiconducteur de graphène en croissance épitaxiale sur des terrasses macroscopiques de carbure de silicium (SiC) présente des mobilités électroniques plus de dix fois supérieures à celles du silicium, ce qui ouvre la voie à une nouvelle plateforme pour l'électronique bidimensionnelle (2D), entièrement compatible avec les procédés de microélectronique existants.
Le SEG permet de dépasser la limitation du graphène due à l'absence de bande interdite. Il constitue ainsi une alternative réaliste aux semi-conducteurs 2D pour la nanoélectronique, permettant la réalisation de transistors tunnel à effet de champ (TFETs) à très basse consommation, un fonctionnement aux fréquences THz, une miniaturisation des dispositifs et leur dopage électrostatique par grille avant.
L'une des spécificités du SEG est la possibilité d'y intercaler une large gamme de matériaux - molécules, métaux ou semi-conducteurs - pour créer de nouveaux systèmes 2D stables à l'air permettant une nouvelle ingénierie d'hétérostructures. Par exemple, l'intercalation d'hydrogène transforme le semiconducteur SEG en graphène standard (quasi-suspendu, ou QFSG), tandis qu'une intercalation d'or conduit à un semi-conducteur 2D.
Ce projet postdoctoral vise à développer des TFETs à base de SEG avec canal court et pente sous le seuil inférieure à 60 mV/décade. On évaluera les performances des TFETs, notamment en utilisant l'épigraphène quasi-suspendu (SEG intercalé à l'hydrogène ou avec des métaux) comme intercon-nexion continue avec le SEG et en exploitant la conduction balistique du QFSG sur des dizaines de microns dans les états de bord [3]. Des mesures de cohérence à basse température seront utilisées pour sonder la nature encore mal comprise de ces états de bord, susceptibles d'ouvrir la voie à une électronique cohérente.
[1] J. Zhao et al., Ultrahigh-mobility semiconducting epitaxial graphene on silicon carbide, Nature 625, 60 (2024); doi :10.1038/s41586-023-06811-0.
[2] C. Riedl et al., Quasi-Free-Standing Epitaxial Graphene on SiC Obtained by Hydrogen Intercalation, Phys Rev Lett 103, 246804 (2009); S. Forti et al., Semiconductor to metal transition in two-dimensional gold and i3ts van der Waals heterostack with graphene, Nature Comm 11, 2236 (2020); doi :10.1038/s41467-020-15683-1.
[3] V.S. Prudkovskiy et al., An epitaxial graphene platform for zero-energy edge state nanoelectronics, Nature Comm 13, 7814 (2022); doi :10.1038/s41467-022-34369-4.

Activités
Le/la candidat(e) retenu(e) sera principalement impliqué(e) dans la conception et la réalisation des dispositifs graphène, dans la mesure des propriétés de transport à basse température, leur analyse et interprétation des données. Le/la candidat(e) participera aussi à la fabrication et l'étude structurale des hétérostructures graphène/intercalant/SiC. Il/elle sera impliqué(e) dans les activités du groupe (réunions, présentations, journal club,...) et participera à l'encadrement des étudiants.
Compétences
- Doctorat en physique ou équivalent
- Expérience en fabrication de dispositifs en salle blanche (lithographie, gravure, dépôt de métaux)
- Expérience en mesures de transport électronique à basse température
- Une compétence en science des matériaux est un plus
- Bonne communication en anglais (écrit et parlé).

Contexte de travail


Le lieu de travail est au Georgia Tech/CNRS International Research Lab, School of Physics, Atlanta, Georgia, USA
Ce poste, est financé par un contrat ANR dans le cadre d'une collaboration entre :
- Le Laboratoire de Recherche International Georgia Tech/CNRS (Atlanta, USA) - Claire Berger et Walt de Heer
- Le laboratoire PHELIQS, INP-CEA à Grenoble - Clemens Winkelmann et Vincent Renard
- Le laboratoire de Physique des Solides à Orsay - Antonio Tejeda and Kang Wang
Le poste se situe dans un secteur relevant de la protection du potentiel scientifique et technique (PPST), et nécessite donc, conformément à la réglementation, que votre arrivée soit autorisée par l'autorité compétente du MESR.

Le poste se situe dans un secteur relevant de la protection du potentiel scientifique et technique (PPST), et nécessite donc, conformément à la réglementation, que votre arrivée soit autorisée par l'autorité compétente du MESR.
Contraintes et risques

Il n'y a pas de risques particuliers connus associés à cette étude expérimentale. Nous prévoyons un travail intense à fort potentiel de succès. L'accès au laboratoire nécessitera également une habilitation ZRR Le candidat devra aussi passer l'habilitation ZRR (zone à régime restrictif).