Gravure et intégration de matériaux à changement de phase pour la photonique reconfigurable

Les verres de chalcogénures sont des matériaux d’intérêts pour de nombreuses applications : dans les mémoires à changement de phase avec par exemple l’enregistrement optique (CD-RW, DVD-RAM, Blu-ray Disks) ou plus récemment les mémoires universelles (Storage Class Memory), comme sélecteur dans les mémoires résistives à architecture 3D (sélecteur OTS) ou encore comme milieu actif pour l’optique non-linéaire et la photonique reconfigurable. Dans ce dernier cas, la réalisation de métasurfaces à indice optique pilotable ainsi que le développement d’actuateurs photoniques est un sujet qui connait un regain d’intérêt compte tenu des propriétés optiques uniques ces matériaux. Dans ce domaine, le CEA-LETI est l’un des acteurs internationaux majeurs dans l’élaboration de couches minces de matériaux à changement de phase ainsi que de la caractérisation et de la compréhension de leurs propriétés physiques. Aujourd’hui, bien que ces matériaux soient bien maitrisés au niveau industriel pour les applications mémoires, il s’avère néanmoins nécessaire de travailler sur leur intégration dans des structures de petites dimensions tout en conservant leurs propriétés physiques uniques. Les premières études d’intégration lors d’une thèse précédente ont montré que les étapes de gravure et de stripping nécessitaient d’être optimisées pour éviter la dégradation des propriétés du matériau lors de la réalisation de structures photoniques. Bien qu’indispensables à la maitrise du procédé, les mécanismes de gravure des verres chalcogénures sont relativement peu décrits dans la littérature, hormis pour le Ge2Sb2Te5 utilisés dans les mémoires à changement de phase. Cette thématique est de ce fait innovante et a une réelle valeur ajoutée. L’objectif de la thèse est donc d’étudier et de comprendre les mécanismes de gravure de verre de chalcogénures à base de GeSbSeTe afin de contrôler le profil et le dimensionnel des structures transférées. Le travail à réaliser présente une très forte dominante expérimentale et se déroulera principalement dans la salle blanche 300 mm du LETI. Le candidat aura accès à des couches minces de matériaux à l’état de l’art mondial, à un réacteur de gravure plasma de conception industrielle, ainsi qu’à de nombreux moyens de caractérisations. Cette thèse sera réalisée en collaboration avec le service dépôt du LETI et le département applicatif des dispositifs optoélectroniques (DOPT).