Les matériaux hybrides tirant parti des différentes propriétés physiques de ses composants individuels, sont très attractifs pour de nombreuses applications en science et technologie aujourd’hui. Dans ce travail, nous démontrons que les couches épitaxiées III-V/Si bi-domaines sont des structures hybrides, composées de semi-conducteurs massifs photo-actifs avec des inclusions semi-métalliques 2D, topologiques et verticales, dotées de propriétés ambipolaires. En combinant des caractérisations structurales, de transport et photoélectrochimiques avec des calculs ab initio, nous montrons que les matériaux bi-domaines III–V/Si sont capables au sein d’une même couche d’absorber la lumière efficacement, de séparer latéralement les porteurs photo-générés, et de les transférer vers les singularités semi-métalliques, ce qui facilite l’extraction des électrons et des trous verticalement, conduisant à une collecte efficace des porteurs. Les propriétés topologiques des inclusions semi-métalliques 2D sont également discutées. Cette hétérostructure alvéolaire, combine à la fois les excellentes propriétés optiques des semi-conducteurs et les bonnes propriétés de transport des matériaux métalliques. Elle permet également d’espérer profiter à la fois des rendements élevés ou de l’accordabilité offerts par les matériaux III-V inorganiques, et de la gestion flexible à l’échelle nanométrique offerts habituellement par les associations de matériaux organiques. Les propriétés physiques de ces nouvelles hétérostructures hybrides peuvent présenter un grand intérêt pour la récupération d’énergie, les dispositifs photoniques, électroniques ou pour le calcul logique.
Article publié dans: Advanced Science