Wafer-scale detachable monocrystalline germanium nanomembranes for the growth of III-V materials and substrate reuse.


Journal

Nanoscale advances
ISSN: 2516-0230
Titre abrégé: Nanoscale Adv
Pays: England
ID NLM: 101738708

Informations de publication

Date de publication:
12 Sep 2023
Historique:
received: 23 01 2023
accepted: 30 05 2023
medline: 14 9 2023
pubmed: 14 9 2023
entrez: 14 9 2023
Statut: epublish

Résumé

Germanium (Ge) is increasingly used as a substrate for high-performance optoelectronics, photovoltaics, and electronic devices. These devices are usually grown on thick and rigid Ge substrates manufactured by classical wafering techniques. Nanomembranes (NMs) provide an alternative to this approach while offering wafer-scale lateral dimensions, weight reduction, waste limitation, and cost effectiveness. Herein, we introduce the Porous germanium Efficient Epitaxial LayEr Release (PEELER) process, which consists of the fabrication of wafer-scale detachable Ge NMs on porous Ge (PGe) and substrate reuse. We demonstrate the growth of Ge NMs with monocrystalline quality as revealed by high-resolution transmission electron microscopy (HRTEM) characterization. Together with the surface roughness below 1 nm, it makes the Ge NMs suitable for growth of III-V materials. Additionally, the embedded nanoengineered weak layer enables the detachment of the Ge NMs. Finally, we demonstrate the wet-etch-reconditioning process of the Ge substrate, allowing its reuse, to produce multiple free-standing NMs from a single parent wafer. The PEELER process significantly reduces the consumption of Ge in the fabrication process, paving the way for a new generation of low-cost flexible optoelectronic devices.

Identifiants

pubmed: 37705792
doi: 10.1039/d3na00053b
pii: d3na00053b
pmc: PMC10496881
doi:

Types de publication

Journal Article

Langues

eng

Pagination

4696-4702

Informations de copyright

This journal is © The Royal Society of Chemistry.

Déclaration de conflit d'intérêts

There are no conflicts to declare.

Références

Nat Commun. 2013;4:1577
pubmed: 23481385
Nature. 2011 Aug 31;477(7362):45-53
pubmed: 21886156
Small. 2022 Feb;18(5):e2101890
pubmed: 34761502
ACS Appl Mater Interfaces. 2013 Nov 13;5(21):11074-9
pubmed: 24125198
ACS Nano. 2021 Nov 23;15(11):18135-18141
pubmed: 34705418

Auteurs

Nicolas Paupy (N)

Institut Interdisciplinaire d'Innovation Technologique (3IT), Université de Sherbrooke, 3000 Boulevard de l'Université Sherbrooke J1K 0A5 QC Canada abderraouf.boucherif@usherbrooke.ca.
Laboratoire Nanotechnologies Nanosystèmes (LN2) - CNRS IRL-3463, Université de Sherbrooke, 3000 Boulevard Université Sherbrooke Québec J1K OA5 Canada.

Zakaria Oulad Elhmaidi (Z)

Institut Interdisciplinaire d'Innovation Technologique (3IT), Université de Sherbrooke, 3000 Boulevard de l'Université Sherbrooke J1K 0A5 QC Canada abderraouf.boucherif@usherbrooke.ca.
Laboratoire Nanotechnologies Nanosystèmes (LN2) - CNRS IRL-3463, Université de Sherbrooke, 3000 Boulevard Université Sherbrooke Québec J1K OA5 Canada.

Alexandre Chapotot (A)

Institut Interdisciplinaire d'Innovation Technologique (3IT), Université de Sherbrooke, 3000 Boulevard de l'Université Sherbrooke J1K 0A5 QC Canada abderraouf.boucherif@usherbrooke.ca.
Laboratoire Nanotechnologies Nanosystèmes (LN2) - CNRS IRL-3463, Université de Sherbrooke, 3000 Boulevard Université Sherbrooke Québec J1K OA5 Canada.

Tadeáš Hanuš (T)

Institut Interdisciplinaire d'Innovation Technologique (3IT), Université de Sherbrooke, 3000 Boulevard de l'Université Sherbrooke J1K 0A5 QC Canada abderraouf.boucherif@usherbrooke.ca.
Laboratoire Nanotechnologies Nanosystèmes (LN2) - CNRS IRL-3463, Université de Sherbrooke, 3000 Boulevard Université Sherbrooke Québec J1K OA5 Canada.

Javier Arias-Zapata (J)

Institut Interdisciplinaire d'Innovation Technologique (3IT), Université de Sherbrooke, 3000 Boulevard de l'Université Sherbrooke J1K 0A5 QC Canada abderraouf.boucherif@usherbrooke.ca.
Laboratoire Nanotechnologies Nanosystèmes (LN2) - CNRS IRL-3463, Université de Sherbrooke, 3000 Boulevard Université Sherbrooke Québec J1K OA5 Canada.

Bouraoui Ilahi (B)

Institut Interdisciplinaire d'Innovation Technologique (3IT), Université de Sherbrooke, 3000 Boulevard de l'Université Sherbrooke J1K 0A5 QC Canada abderraouf.boucherif@usherbrooke.ca.
Laboratoire Nanotechnologies Nanosystèmes (LN2) - CNRS IRL-3463, Université de Sherbrooke, 3000 Boulevard Université Sherbrooke Québec J1K OA5 Canada.

Alexandre Heintz (A)

Institut Interdisciplinaire d'Innovation Technologique (3IT), Université de Sherbrooke, 3000 Boulevard de l'Université Sherbrooke J1K 0A5 QC Canada abderraouf.boucherif@usherbrooke.ca.
Laboratoire Nanotechnologies Nanosystèmes (LN2) - CNRS IRL-3463, Université de Sherbrooke, 3000 Boulevard Université Sherbrooke Québec J1K OA5 Canada.

Alex Brice Poungoué Mbeunmi (AB)

Institut Interdisciplinaire d'Innovation Technologique (3IT), Université de Sherbrooke, 3000 Boulevard de l'Université Sherbrooke J1K 0A5 QC Canada abderraouf.boucherif@usherbrooke.ca.
Laboratoire Nanotechnologies Nanosystèmes (LN2) - CNRS IRL-3463, Université de Sherbrooke, 3000 Boulevard Université Sherbrooke Québec J1K OA5 Canada.

Roxana Arvinte (R)

Institut Interdisciplinaire d'Innovation Technologique (3IT), Université de Sherbrooke, 3000 Boulevard de l'Université Sherbrooke J1K 0A5 QC Canada abderraouf.boucherif@usherbrooke.ca.
Laboratoire Nanotechnologies Nanosystèmes (LN2) - CNRS IRL-3463, Université de Sherbrooke, 3000 Boulevard Université Sherbrooke Québec J1K OA5 Canada.

Mohammad Reza Aziziyan (MR)

Institut Interdisciplinaire d'Innovation Technologique (3IT), Université de Sherbrooke, 3000 Boulevard de l'Université Sherbrooke J1K 0A5 QC Canada abderraouf.boucherif@usherbrooke.ca.
Laboratoire Nanotechnologies Nanosystèmes (LN2) - CNRS IRL-3463, Université de Sherbrooke, 3000 Boulevard Université Sherbrooke Québec J1K OA5 Canada.

Valentin Daniel (V)

Institut Interdisciplinaire d'Innovation Technologique (3IT), Université de Sherbrooke, 3000 Boulevard de l'Université Sherbrooke J1K 0A5 QC Canada abderraouf.boucherif@usherbrooke.ca.
Laboratoire Nanotechnologies Nanosystèmes (LN2) - CNRS IRL-3463, Université de Sherbrooke, 3000 Boulevard Université Sherbrooke Québec J1K OA5 Canada.

Gwenaëlle Hamon (G)

Institut Interdisciplinaire d'Innovation Technologique (3IT), Université de Sherbrooke, 3000 Boulevard de l'Université Sherbrooke J1K 0A5 QC Canada abderraouf.boucherif@usherbrooke.ca.
Laboratoire Nanotechnologies Nanosystèmes (LN2) - CNRS IRL-3463, Université de Sherbrooke, 3000 Boulevard Université Sherbrooke Québec J1K OA5 Canada.

Jérémie Chrétien (J)

Institut Interdisciplinaire d'Innovation Technologique (3IT), Université de Sherbrooke, 3000 Boulevard de l'Université Sherbrooke J1K 0A5 QC Canada abderraouf.boucherif@usherbrooke.ca.
Laboratoire Nanotechnologies Nanosystèmes (LN2) - CNRS IRL-3463, Université de Sherbrooke, 3000 Boulevard Université Sherbrooke Québec J1K OA5 Canada.

Firas Zouaghi (F)

Institut Interdisciplinaire d'Innovation Technologique (3IT), Université de Sherbrooke, 3000 Boulevard de l'Université Sherbrooke J1K 0A5 QC Canada abderraouf.boucherif@usherbrooke.ca.
Laboratoire Nanotechnologies Nanosystèmes (LN2) - CNRS IRL-3463, Université de Sherbrooke, 3000 Boulevard Université Sherbrooke Québec J1K OA5 Canada.

Ahmed Ayari (A)

Institut Interdisciplinaire d'Innovation Technologique (3IT), Université de Sherbrooke, 3000 Boulevard de l'Université Sherbrooke J1K 0A5 QC Canada abderraouf.boucherif@usherbrooke.ca.
Laboratoire Nanotechnologies Nanosystèmes (LN2) - CNRS IRL-3463, Université de Sherbrooke, 3000 Boulevard Université Sherbrooke Québec J1K OA5 Canada.

Laurie Mouchel (L)

Institut Interdisciplinaire d'Innovation Technologique (3IT), Université de Sherbrooke, 3000 Boulevard de l'Université Sherbrooke J1K 0A5 QC Canada abderraouf.boucherif@usherbrooke.ca.
Laboratoire Nanotechnologies Nanosystèmes (LN2) - CNRS IRL-3463, Université de Sherbrooke, 3000 Boulevard Université Sherbrooke Québec J1K OA5 Canada.

Jonathan Henriques (J)

Institut Interdisciplinaire d'Innovation Technologique (3IT), Université de Sherbrooke, 3000 Boulevard de l'Université Sherbrooke J1K 0A5 QC Canada abderraouf.boucherif@usherbrooke.ca.
Laboratoire Nanotechnologies Nanosystèmes (LN2) - CNRS IRL-3463, Université de Sherbrooke, 3000 Boulevard Université Sherbrooke Québec J1K OA5 Canada.

Loïc Demoulin (L)

Institut Interdisciplinaire d'Innovation Technologique (3IT), Université de Sherbrooke, 3000 Boulevard de l'Université Sherbrooke J1K 0A5 QC Canada abderraouf.boucherif@usherbrooke.ca.
Laboratoire Nanotechnologies Nanosystèmes (LN2) - CNRS IRL-3463, Université de Sherbrooke, 3000 Boulevard Université Sherbrooke Québec J1K OA5 Canada.

Thierno Mamoudou Diallo (TM)

Institut Interdisciplinaire d'Innovation Technologique (3IT), Université de Sherbrooke, 3000 Boulevard de l'Université Sherbrooke J1K 0A5 QC Canada abderraouf.boucherif@usherbrooke.ca.
Laboratoire Nanotechnologies Nanosystèmes (LN2) - CNRS IRL-3463, Université de Sherbrooke, 3000 Boulevard Université Sherbrooke Québec J1K OA5 Canada.

Philippe-Olivier Provost (PO)

Institut Interdisciplinaire d'Innovation Technologique (3IT), Université de Sherbrooke, 3000 Boulevard de l'Université Sherbrooke J1K 0A5 QC Canada abderraouf.boucherif@usherbrooke.ca.
Laboratoire Nanotechnologies Nanosystèmes (LN2) - CNRS IRL-3463, Université de Sherbrooke, 3000 Boulevard Université Sherbrooke Québec J1K OA5 Canada.

Hubert Pelletier (H)

Institut Interdisciplinaire d'Innovation Technologique (3IT), Université de Sherbrooke, 3000 Boulevard de l'Université Sherbrooke J1K 0A5 QC Canada abderraouf.boucherif@usherbrooke.ca.
Laboratoire Nanotechnologies Nanosystèmes (LN2) - CNRS IRL-3463, Université de Sherbrooke, 3000 Boulevard Université Sherbrooke Québec J1K OA5 Canada.

Maïté Volatier (M)

Institut Interdisciplinaire d'Innovation Technologique (3IT), Université de Sherbrooke, 3000 Boulevard de l'Université Sherbrooke J1K 0A5 QC Canada abderraouf.boucherif@usherbrooke.ca.
Laboratoire Nanotechnologies Nanosystèmes (LN2) - CNRS IRL-3463, Université de Sherbrooke, 3000 Boulevard Université Sherbrooke Québec J1K OA5 Canada.

Rufi Kurstjens (R)

Umicore Electro-Optic Materials Watertorenstraat 33 2250 Olen Belgium.

Jinyoun Cho (J)

Umicore Electro-Optic Materials Watertorenstraat 33 2250 Olen Belgium.

Guillaume Courtois (G)

Umicore Electro-Optic Materials Watertorenstraat 33 2250 Olen Belgium.

Kristof Dessein (K)

Umicore Electro-Optic Materials Watertorenstraat 33 2250 Olen Belgium.

Sébastien Arcand (S)

Saint-Augustin Canada Electric Inc. 75 rue d'Anvers Saint-Augustin G3A 1S5 QC Canada.

Christian Dubuc (C)

Saint-Augustin Canada Electric Inc. 75 rue d'Anvers Saint-Augustin G3A 1S5 QC Canada.

Abdelatif Jaouad (A)

Institut Interdisciplinaire d'Innovation Technologique (3IT), Université de Sherbrooke, 3000 Boulevard de l'Université Sherbrooke J1K 0A5 QC Canada abderraouf.boucherif@usherbrooke.ca.
Laboratoire Nanotechnologies Nanosystèmes (LN2) - CNRS IRL-3463, Université de Sherbrooke, 3000 Boulevard Université Sherbrooke Québec J1K OA5 Canada.

Nicolas Quaegebeur (N)

Department of Mechanical Engineering, Université de Sherbrooke, 2500 Boulevard de l'Université Sherbrooke J1K 2R1 QC Canada.

Ryan Gosselin (R)

Department of Chemical and Biotechnological Engineering, Université de Sherbrooke, 2500 Boulevard de l'Université Sherbrooke J1K OA5, QC Canada.

Denis Machon (D)

Laboratoire Nanotechnologies Nanosystèmes (LN2) - CNRS IRL-3463, Université de Sherbrooke, 3000 Boulevard Université Sherbrooke Québec J1K OA5 Canada.
Institut Lumière Matière, UMR5306 Université Lyon 1-CNRS, Université de Lyon F-69622 Villeurbanne cedex France.

Richard Arès (R)

Institut Interdisciplinaire d'Innovation Technologique (3IT), Université de Sherbrooke, 3000 Boulevard de l'Université Sherbrooke J1K 0A5 QC Canada abderraouf.boucherif@usherbrooke.ca.
Laboratoire Nanotechnologies Nanosystèmes (LN2) - CNRS IRL-3463, Université de Sherbrooke, 3000 Boulevard Université Sherbrooke Québec J1K OA5 Canada.

Maxime Darnon (M)

Institut Interdisciplinaire d'Innovation Technologique (3IT), Université de Sherbrooke, 3000 Boulevard de l'Université Sherbrooke J1K 0A5 QC Canada abderraouf.boucherif@usherbrooke.ca.
Laboratoire Nanotechnologies Nanosystèmes (LN2) - CNRS IRL-3463, Université de Sherbrooke, 3000 Boulevard Université Sherbrooke Québec J1K OA5 Canada.

Abderraouf Boucherif (A)

Institut Interdisciplinaire d'Innovation Technologique (3IT), Université de Sherbrooke, 3000 Boulevard de l'Université Sherbrooke J1K 0A5 QC Canada abderraouf.boucherif@usherbrooke.ca.
Laboratoire Nanotechnologies Nanosystèmes (LN2) - CNRS IRL-3463, Université de Sherbrooke, 3000 Boulevard Université Sherbrooke Québec J1K OA5 Canada.

Classifications MeSH