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

Autor:	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., 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., 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., 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., 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., 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., 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., 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., 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., 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., 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., 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., 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., 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., 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., 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., 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., 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., 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., 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., 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., 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., Kurstjens R; Umicore Electro-Optic Materials Watertorenstraat 33 2250 Olen Belgium., Cho J; Umicore Electro-Optic Materials Watertorenstraat 33 2250 Olen Belgium., Courtois G; Umicore Electro-Optic Materials Watertorenstraat 33 2250 Olen Belgium., Dessein K; Umicore Electro-Optic Materials Watertorenstraat 33 2250 Olen Belgium., Arcand S; Saint-Augustin Canada Electric Inc. 75 rue d'Anvers Saint-Augustin G3A 1S5 QC Canada., Dubuc C; Saint-Augustin Canada Electric Inc. 75 rue d'Anvers Saint-Augustin G3A 1S5 QC Canada., 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., Quaegebeur N; Department of Mechanical Engineering, Université de Sherbrooke, 2500 Boulevard de l'Université Sherbrooke J1K 2R1 QC Canada., Gosselin R; Department of Chemical and Biotechnological Engineering, Université de Sherbrooke, 2500 Boulevard de l'Université Sherbrooke J1K OA5, QC Canada., 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., 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., 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., 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.
Jazyk:	angličtina
Zdroj:	Nanoscale advances [Nanoscale Adv] 2023 Jul 10; Vol. 5 (18), pp. 4696-4702. Date of Electronic Publication: 2023 Jul 10 (Print Publication: 2023).
DOI:	10.1039/d3na00053b
Abstrakt:	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. Competing Interests: There are no conflicts to declare. (This journal is © The Royal Society of Chemistry.)
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