semi-conducteurs hexagonaux métastables pour la photonique de nouvelle génération // Beyond Cubic: metastable Hexagonal semiconductors for next generation Photonics

Ce projet de thèse explore les semi-conducteurs métastables hexagonaux comme nouvelle plateforme pour la photonique et les technologies quantiques. En contrôlant l'empilement cristallin (polytypisme) de matériaux tels que GaAs et Ge, il est possible de modifier de manière significative leurs propriétés électroniques et optiques, ouvrant l'accès à des gaps directs dans le Ge et à de fortes réponses optiques non linéaires dans le GaAs. S'appuyant sur une percée brevetée récente permettant la croissance de couches minces hexagonales métastables, le projet vise à fabriquer des couches de GaAs-2H et Ge-2H de haute qualité sur des substrats stables, tout en relevant les défis de maîtrise des défauts et de suppression des fautes d'empilement.

La thèse permettra de corréler les défauts cristallins avec l'émission lumineuse et la dynamique des porteurs, d'étudier les processus optiques non linéaires, et de développer des matériaux adaptés à des sources de lumière quantique intégrées, lasers et technologies LiDAR. Ce projet offre une opportunité unique de conjuguer science fondamentale des matériaux et photonique de pointe, créant une plateforme polyvalente pour les dispositifs optiques et quantiques intégrés de nouvelle génération.
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This PhD project explores hexagonal metastable semiconductors as a new platform for photonics and quantum technologies. By controlling the crystal stacking (polytypism) of materials like GaAs and Ge, we can dramatically alter their electronic and optical properties, unlocking direct band gaps in Ge and strong nonlinear optical responses in GaAs. Building on a recently patented breakthrough enabling the growth of metastable hexagonal thin films, the project aims to fabricate high-quality GaAs-2H and Ge-2H layers on stable substrates, while tackling challenges such as defect control and stacking-fault suppression.

The PhD will correlate crystalline defects with light emission and carrier dynamics, investigate nonlinear optical processes, and develop materials suitable for on-chip quantum light sources, lasers, and LiDAR technologies. This project offers a unique opportunity to combine fundamental materials science with cutting-edge photonics, creating a versatile platform for next-generation integrated optical and quantum devices.
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Début de la thèse : 01/10/2026

Contrats ED : Programme blanc GS-SIS

Université Paris-Saclay GS Sciences de l'ingénierie et des systèmes

575 Electrical, Optical, Bio-physics and Engineering

Nous recherchons des candidats titulaires d'un master en physique, science des matériaux, physique des solides, propriétés optiques des semi-conducteurs ou dans des domaines connexes. Le candidat doit posséder : - de solides connaissances en physique des semi-conducteurs et en propriétés optiques, et s'intéresser à la croissance cristalline ; - la capacité de travailler dans un environnement de salle blanche et dans un laboratoire laser ; - la capacité de travailler en équipe et de bonnes compétences en communication ; - un niveau intermédiaire supérieur en anglais (minimum B2).
We are seeking for applicants with a Master degree in Physics, materials science, solid state physics, optical properties in semiconductors or related areas. The candidate should have: - strong knowledge in semiconductor physics and optical properties and interest in crystal growth - ability to work in a cleanroom environment and in a laser laboratory - ability to work in a team and good communication skills - upper intermediate level in English (minimum B2)