L'interface entre deux couches cristallines pose problème dès lors que les deux réseaux en regard ne coïncident pas exactement. Plus les distances interatomiques (maille cristalline) diffèrent, plus les matériaux « compensent » en comprimant ou dilatant leur maille à l'interface, créant une zone mécaniquement contrainte. Il peut alors apparaître des défauts microscopiques (dislocations) pouvant affecter significativement les propriétés optiques ou électroniques du matériau.

Les chercheurs de l'Irig savent faire croître des interfaces dont les matériaux ont des paramètres de mailles très différents dans des « forêts » de nanofils, leur faible section (diamètre de 20 nm) favorisant la déformation élastique à l'interface et inhibant la formation de dislocations. Mais ils doivent encore réduire la contrainte mécanique à l'interface pour limiter son influence sur les propriétés physiques des nanofils. Comment ? En « lissant » l'interface, avec un alliage dont la composition varie graduellement d'un matériau à l'autre, sur quelques nanomètres.

Ils ont donc fabriqué des nanofils InAs-GaAs sur silicium, avec une jonction « lissée » entre ces deux semiconducteurs au fort potentiel applicatif. Grâce à une caractérisation chimique et structurelle de l'interface – en combinant la spectroscopie à rayons X à dispersion d'énergie et la microscopie électronique à transmission à haute résolution – ils démontrent que la contrainte mécanique à l'interface est réduite de plusieurs pour cent.

Ces travaux menés en collaboration avec l'Institut Néel (Université Grenoble Alpes), l'Université technique d'Eindhoven (Pays-Bas) et le Centre de nanosciences et de nanotechnologies (Université Paris Saclay), ouvrent de nouvelles possibilités en optoélectronique et en photonique intégrées sur silicium.