Entre l'industrie et la recherche fondamentale
Sandra débute son parcours par une classe préparatoire en mathématiques et physique avant de poursuivre en école d'ingénieurs. Elle intègre Polytech Grenoble dans un cursus spécialisé en matériaux, un domaine qui l'attire depuis longtemps, notamment pour son lien avec les semi-conducteurs.
Suite à son expérience professionnelle chez STMicroelectronics, Sandra décide d'approfondir les connaissances acquises au cours de son alternance et de découvrir le domaine de la recherche académique. Elle postule alors au CEA-Leti pour continuer en thèse, attirée par la possibilité de travailler à l'interface entre recherche fondamentale et applications industrielles. Ses travaux sur la gravure du GaN pour les micro-LED, présentés à l'AVS sous le titre « CH4/H2 etching of N-polar GaN for micro-LED application », lui ont valu le premier prix étudiant.
Quand la miniaturisation des LED impose de nouveaux défis
Dans son travail, Sandra s'intéresse à la caractérisation physico-chimique des flancs de pixels, sujet encore peu abordé dans la littérature. En effet, les analyses se concentrent généralement sur l'étude du fond de gravure. Son objectif est de tester une nouvelle chimie de gravure afin de limiter les défauts induits par la gravure dans le matériau au niveau des flancs de pixels. Cela permettrait l'amélioration des propriétés électro-optiques des micro-LED de GaN.
Un enjeu majeur réside dans la miniaturisation des LED : plus leur taille diminue, plus l'efficacité électro-optique baisse, jusqu'à être critique en dessous des 10 µm (microns). En effet, l'impact des surfaces de flancs de micro-LED endommagées par la gravure plasma n'est plus négligeable et conduit à une chute notable de l'efficacité électro-optique de la LED. Ainsi, il est indispensable de développer des méthodes de gravure qui limitent la dégradation des flancs des micro-LED. La chimie qu'étudie Sandra avait déjà été abordée dans la littérature scientifique mais sans qu'aucun mécanisme précis ne soit proposé.
Lors de la 71ème conférence de l'AVS, Sandra a proposé un mécanisme pour expliquer la gravure du GaN par un plasma CH4/H2/Ar : cette chimie a tendance à réagir en surface du GaN pour former une couche polymère dont la présence est nécessaire au processus de gravure. Sans elle, le matériau est simplement pulvérisé faisant perdre à la gravure par plasma tout son intérêt. Toutefois, lorsqu'elle devient trop épaisse, elle peut aussi constituer un obstacle en écrantant le GaN à graver. Pour maîtriser ce phénomène, l'équipe de Sandra a défini des paramètres spécifiques permettant de graver le matériau et contrôler le dépôt d'une couche polymère en surface, assurant ainsi un meilleur compromis entre dégradation du GaN aux flancs de pixels et vitesse de gravure.
Vers une gravure au service de l'industrie
Les travaux de Sandra trouvent des applications dans les domaines du micro-affichage telles que les dispositifs de réalité virtuelle et augmentée mais pas seulement. En effet, les micro-LED sont aussi une solution intéressante pour la transmission des données par fibre optique dans des systèmes exigeants tels que le calcul haute performance, l'intelligence artificielle et les data centers.
Dans une perspective industrielle, l'enjeu principal est de développer une gravure qui n'endommage pas le matériau. C'est dans ce cadre qu'elle collabore au travers d'un partenariat de recherche (joint development program) avec l'équipementier LAM Research, afin de renforcer le lien entre ses recherches et leurs applications concrètes dans l'industrie des semi-conducteurs.