Physico-chimie et dynamique des surfaces – Auto-organisation à l’échelle nanométrique – Modélisation de la croissance épitaxiale : des simulations atomiques aux modèles dynamiques non linéaires

Membres

  • Permanent : Jean-Noël Aqua
  • Post-Doctorant : Kennet Rodriguez Hannikainen

Nous étudions la croissance cristalline par épitaxie en utilisant différentes modélisations de la dynamique des systèmes aux échelles atomiques. Les systèmes étudiés concernent la croissance par instabilité morphologique de boites quantiques SiGe, la croissance de nanofils facettés AlGaAs, la croissance sous évaporation de boites AlGaN, la croissance de nanomembranes sur substrat poreux SiP, la croissance de matériaux 2D… Nous dérivons différents modèles adaptés aux expériences, en faisons leur résolution analytique si possible ou leur résolution numérique, et faisons des simulations numériques. Nous étudions ainsi l’analyse non-linéaire des équations dynamiques, la théorie de la nucléation, des modèles de thermodynamique locale, des simulations Monte-Carlo cinétique, etc. Nous avons ainsi décrit la dynamique interrompue du mûrissement de boites quantiques anisotropes sous contrainte élastique, expliqué l’attraction par effet élasto-capillaire d’îlots en interaction répulsive, rationalisé la croissance de nanofils couchés sur une surface vicinale, caractérisé un diagramme de phase cinétique de la croissance sur un substrat paterné…

 

Collaborations

  • Peter Voorhees (NorthWestern, USA)
  • Thomas Frisch (InPhyNi)
  • Isabelle Berbezier (IM2NP)
  • Julien Brault (CRHEA)

 

Thèses

  • Guido Schifani, “Croissance et mûrissement de boites quantiques sur des semiconducteurs III-V et super-réseaux”. Soutenance : septembre 2018.
  • Kailang Liu, “Croissance de boites quantiques sur les nanofils coeur-coquille”. Soutenance : décembre 2016.
  • Philippe Gaillard, “Influence de l’anisotropie et de la composition sur la croissance de films contraints”. Soutenance : février 2014.
  • Xianbin Xu, “Auto-organisation et croissance des nanostructures : influence de la structuration du substrat”. Soutenance : décembre 2013.

Post-doc 

  • Qian Zhang, “Growth of faceted nanowires”, 2015

 

Publications

  • Jean-Noël Aqua, Isabelle Berbezier, Luc Favre, T. Frisch, A. Ronda. Growth and self-organization of SiGe nanostructures. Physics Reports, Elsevier, 2013, 522 (2), pp.59-189. ⟨10.1016/j.physrep.2012.09.006⟩. ⟨hal-01238960⟩
  • Qian Zhang, Jean-Noël Aqua, Peter W. Voorhees, Stephen H. Davis. Mechanisms of Morphological Evolution on Faceted Core-Shell Nanowire Surfaces. Journal of the Mechanics and Physics of Solids, Elsevier, 2016, 91, pp.73-93. ⟨10.1016/j.jmps.2016.02.033⟩. ⟨hal-01285475⟩
  • Kailang Liu, Isabelle Berbezier, Luc Favre, Antoine Ronda, Thomas David, et al.. Self-organization of SiGe planar nanowires via anisotropic elastic field. Physical Review Materials, American Physical Society, 2019, 3 (2). ⟨hal-02017882⟩
  • Kailang Liu, Isabelle Berbezier, Luc Favre, Antoine Ronda, Marco Abbarchi, et al.. Capillary-driven elastic attraction between quantum dots. Nanoscale, Royal Society of Chemistry, 2019, 11 (16), pp.7798-7804. ⟨10.1039/c9nr00238c⟩. ⟨hal-02348666⟩
  • Guido Schifani, Thomas Frisch, Julien Brault, Philippe Vennegues, Samuel Matta, et al.. Wetting-Layer-Free AlGaN Quantum Dots for Ultraviolet Emitters. ACS Applied Nano Materials, American Chemical Society, 2020, 3 (5), pp.4054-4060. ⟨10.1021/acsanm.9b02546⟩. ⟨hal-02883981⟩