Contribution à l'étude des défauts créés par irradiation électronique dans des alliages semiconducteurs silicium-germanium de type N et P PDF Download
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Book Description
Le but de cette etude est de caracteriser les defauts crees par irradiation electronique dans des couches epitaxiees d'alliage silicium-germanium de type n et p. Apres une analyse des donnees rapportees dans la litterature concernant les defauts profonds ponctuels et etendus dans le silicium (si), le germanium (ge) et l'alliage silicium-germanium (sige), les techniques de mesure sont presentees avec un examen particulier des effets parasites rencontres qui necessitent une modification des modeles classiques d'interpretation des mesures experimentales. Enfin, nous presentons les resultats obtenus pour des couches relaxees d'alliage si#0#.#7ge#0#.#3 de type n et pour des couches contraintes ou relaxees d'alliages de type p contenant de 2 a 30% de ge. A l'aide des techniques capacite-tension, c(v), et courant-tension, i(v), nous montrons que les degats d'irradiation (accroissement du courant des diodes en inverse et en direct, augmentation de la compensation du materiau) sont d'autant plus importants que le taux de ge est faible. Une determination systematique de la position des niveaux d'energie et de la section apparente de capture des defauts natifs et d'irradiation a l'aide de la spectroscopie de transitoires de capacite (deep level transient spectroscopy) d'une part, et une etude des taux d'introduction, des profils sous la surface des couches d'alliage et de la stabilite thermique des defauts d'irradiation d'autre part, nous a permis de proposer une identification pour chacun des centres observes par comparaison avec les resultats presentes dans la litterature pour les defauts dans si, ge et sige.
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Le but de cette etude est de caracteriser les defauts crees par irradiation electronique dans des couches epitaxiees d'alliage silicium-germanium de type n et p. Apres une analyse des donnees rapportees dans la litterature concernant les defauts profonds ponctuels et etendus dans le silicium (si), le germanium (ge) et l'alliage silicium-germanium (sige), les techniques de mesure sont presentees avec un examen particulier des effets parasites rencontres qui necessitent une modification des modeles classiques d'interpretation des mesures experimentales. Enfin, nous presentons les resultats obtenus pour des couches relaxees d'alliage si#0#.#7ge#0#.#3 de type n et pour des couches contraintes ou relaxees d'alliages de type p contenant de 2 a 30% de ge. A l'aide des techniques capacite-tension, c(v), et courant-tension, i(v), nous montrons que les degats d'irradiation (accroissement du courant des diodes en inverse et en direct, augmentation de la compensation du materiau) sont d'autant plus importants que le taux de ge est faible. Une determination systematique de la position des niveaux d'energie et de la section apparente de capture des defauts natifs et d'irradiation a l'aide de la spectroscopie de transitoires de capacite (deep level transient spectroscopy) d'une part, et une etude des taux d'introduction, des profils sous la surface des couches d'alliage et de la stabilite thermique des defauts d'irradiation d'autre part, nous a permis de proposer une identification pour chacun des centres observes par comparaison avec les resultats presentes dans la litterature pour les defauts dans si, ge et sige.
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L'ETUDE DES PHENOMENES MIS EN JEU DANS L'INTERACTION DES PARTICULES CHARGEES OU NON AVEC LA MATIERE OCCUPE UNE PLACE SANS CESSE CROISSANTE SURTOUT DANS LE DOMAINE DE L'ELECTRONIQUE. LES DEFAUTS PRODUITS LORS DE L'IMPLANTATION ONT DES REPERCUSSIONS SUR LES PROPRIETES ELECTRIQUES DES MATERIAUX ET SONT DONC SUSCEPTIBLES DE MODIFIER LES CARACTERISTIQUES DES COMPOSANTS. CE TRAVAIL EST CONSACRE A L'ETUDE DES DEFAUTS CREES PAR L'IMPLANTATION DE PROTONS OU DE PARTICULES ALPHA DANS LE SILICIUM. DANS CE BUT, NOUS AVONS DEVELOPPE UN DISPOSITIF D'IMPLANTATION PERMETTANT D'IRRADIER DES ECHANTILLONS DE DIX CENTIMETRES DE DIAMETRE. POUR IDENTIFIER LES DEFAUTS CREES PAR L'IMPLANTATION D'IONS ET OBSERVER LEURS EFFETS SUR LE SILICIUM, NOUS AVONS UTILISE QUATRE METHODES DE CARACTERISATION. LA MESURE DE LA RESISTANCE DE CONSTRICTION SUR DU SILICIUM IMPLANTE DE TYPE N, MONTRE QUE LA QUANTITE DE DEFAUTS CREEE PAR L'IMPLANTATION DE PARTICULES ALPHAS EST PLUS IMPORTANTE QUE CELLE CREEE PAR DES PROTONS A FLUENCE EGALE. PAR MESURE C-V (CAPACITE-TENSION), NOUS AVONS MONTRE QUE CONTRAIREMENT AUX PARTICULES ALPHAS, L'IMPLANTATION DE PROTONS INDUIT DES NIVEAUX DONNEURS SUPERFICIELS APRES RECUIT. CES NIVEAUX SONT LIES A L'ACTIVITE DE L'HYDROGENE IMPLANTE. LES MESURES D.L.T.S. MONTRENT QUE LA PLUPART DES CENTRES PIEGES A ELECTRONS CREES EN FIN DE PARCOURS DES IONS SONT COMMUNS AUX DEUX PARTICULES. DANS LE CAS D'UNE IMPLANTATION D'ALPHAS, IL APPARAIT UN NIVEAU QUE NOUS ATTRIBUONS A UN AGREGAT DE LACUNES. AFIN DE CARACTERISER LES DEFAUTS CREES PAR DES IMPLANTATIONS A FORTE DOSE, NOUS AVONS UTILISE L'ANALYSE PAR ANNIHILATION DE POSITONS. POUR UNE IMPLANTATION DE PROTONS, UN PROFIL DE BILACUNE A ETE MESURE ET PEUT ETRE CORRELE AVEC LE PROFIL DE RESISTANCE DE CONSTRICTION
Author: Marie-Laure David (physicienne).) Publisher: ISBN: Category : Languages : fr Pages : 246
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L'implantation ionique est couramment utilisée dans l'industrie des semi-conducteurs aussi bien pour le dopage des matériaux que pour en améliorer la pureté. Les défauts créés par implantation/irradiation peuvent améliorer ou détériorer les performances des dispositifs électroniques. Nous avons étudié par spectroscopie capacitive les défauts électriquement actifs créés par irradiation dans le 4H-SiC. Nous avons caractérisé l'un de ces défauts, le centre S, en déterminant sa signature et ses cinétiques d'apparition et de recuit. Par ailleurs nous avons étudié les défauts créés par implantation d'hélium à forte dose dans le Si principalement par Microscopie Electronique à Transmission. Nous avons montré que la nature des défauts (cavités et défauts de type interstitiel) et leur évolution au cours d'un recuit dépendent fortement de la température d'implantation. Les effets d'implantations multi-énergies à haute température sont aussi présentés.
Author: Didier Stiévenard Publisher: ISBN: Category : Languages : en Pages : 212
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Etude des défauts créés par RPE et spectrométrie transitoire de niveau profond. Etude particulière du défaut EL2 identifié comme antisite d'As associé à un interstitiel d'arsenic
Author: Alban Colder Publisher: ISBN: Category : Languages : fr Pages : 216
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Nous avons étudié le comportement des sepi-conducteurs germanium, silicium et arséniure de gallium irradiés par divers projectiles (ions lourds, protons, électrons et agrégats C60). Grâce à des mesures électriques de spectroscopie transitoire des niveaux profonds (DLTS) et d'effet Hall, nous avons pu préciser, à faibles doses, la nature des défauts présents dans le germanium après irradiation à température ambiante. Nous avons déterminé, pour différents projectiles, les cinétiques de création de ces défauts. Les mesures électriques à plus fortes doses ont permis de mettre en évidence la présence d'un défaut spécifique multilacunaire créé uniquement après irradiation par des ions lourds (ou des protons). De plus, des mesures de spectroscopie par annihilation de positons (PAS) montrent que la taille de ce défaut spécifique augmente avec la fluence. L'endommagement correspondant a également été quantifié par des mesures de rétrodiffusion Rutherford en canalisation (RBS-C). En première approximation, les taux de création de défauts obtenus sont normalisés par les collisions nucléaires. Cette normalisation se retrouve dans l'évolution de l'inverse du gain de transistors bipolaires à base de silicium. Cependant, une étude plus fine met en évidence une perte d'efficacité de création de défauts à des valeurs intermédiaires de perte d'énergie électronique Se, puis au contraire une augmentation pour des plus fortes valeurs de Se. Dans les trois semi-conducteurs, nous avons observé la création de traces après irradiation par des agrégats C60. Celles-ci se présentent sous la forme de cylindres amorphes que nous avons caractérisés en microscopie électronique à transmission et à haute résolution. Elles sont dûes aux très fortes valeurs de densité d'énergie électronique que peuvent déposer les agrégats en raison de leur faible vitesse.
Author: Jean-Luc Lévêque (auteur en physique du solide).) Publisher: ISBN: Category : Languages : fr Pages : 108
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L'influence des atomes de carbone sur le recuit des défauts ponctuels créés par irradiation électronique (3 MeV) à basse température (20 °K) dans le fer est mise en évidence par des mesures de résistivité électrique, et de traînage magnétique. Cette influence se manifeste principalement au cours du sous stade IÈ et du stade III de résistivité. Au sous stade IE les atomes de carbone piégeraient les interstitiels libres de fer au cours de leur migration. Le stade in est interprété comme étant dû à la recombinaison du carbone dans les lacunes. Une importante bande de tramage magnétique étant attribuée à la réorientation de ce complexe. Ces résultats sont cohérents avec l'interprétation faisant migrer à basse température l'interstitiel libre.
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Le nitrure de gallium (GaN) et ses alliages ternaires et quaternaires suscitent de plus en plus d'intérêt dans les communautés scientifiques et industrielles pour leur potentiel d'utilisation dans des dispositifs électroniques haute fréquence, dans les transistors à forte mobilité électroniques, dans la photo-détection UV et les cellules solaires de nouvelles générations. L'aboutissement de ces nouveaux composants reste entravé à l'heure actuelle, entre autre, par la non maîtrise des techniques d'établissement de contacts électriques. C'est dans ce cadre général que s'inscrivent les travaux de cette thèse. Même si l'objectif principal de cette thèse concerne l'étude des défauts électriquement actifs dans les alliages de semiconducteurs à grand gap B(AlGa)N et de leur rôle dans les propriétés de transport, la réalisation des contacts ohmiques et des contacts Schottky constitue une étape essentielle dans la réalisation des dispositifs à étudier. Pour les contacts ohmiques, nous avons déposé des couches de type Ti/Al/Ti/Au (15/200/15/200) par évaporation thermique. Des résistances spécifiques des contacts de l'ordre de 3x10-4Wcm2 ont été déterminées par les méthodes des TLM linéaires et confirmées par les TLM circulaires. Une modélisation théorique a été entreprise dans ce sens pour analyser les mesures expérimentales. Ensuite on a réalisé des diodes Schottky en déposant des contacts métalliques de Platine (Pt) d'épaisseur 150 nm. Des facteurs d'idéalité de 1.3 et une hauteur de barrière de 0.76 eV ont été obtenus et d'une manière reproductible. Une fois ces dispositifs réalisés, une étude des mécanismes de transport a été entreprise et nous a permis de mettre en évidence l'existence des effets tunnel direct et assisté par le champ, en plus de l'effet thermoïonique classique. Ceci a été mis en évidence par des mesures de courant et de capacité en fonction de la température. Pour les photodétecteurs, nous avons réalisés les mêmes mesures de courant et de capacité à l'obscurité et sous illumination à des longueurs d'ondes adaptées. Ces mesures nous ont permis de comprendre les phénomènes de gain qu'on a observés sur ces échantillons et aussi de mettre en évidence des mécanismes thermiquement actifs, dont les énergies d'activation ont été déterminées par la technique de l'Arrhenius. L'étude des défauts électriquement actifs a été menée par la technique transitoire de capacité de niveaux profonds, la (DLTS). Cette technique a été récemment mise en oeuvre au laboratoire et nous a permis d'effectuer des mesures sous différentes conditions incluant diverses polarisations de repos, différentes fréquences, et différentes hauteurs et largeurs d'impulsion de polarisation. Un des résultats importants est la possibilité de caractérisation à la fois des pièges à majoritaires et des pièges à minoritaire en changeant simplement les conditions de polarisation et contrairement aux procédures habituelles où une excitation optique supplémentaire est souvent nécessaire pour augmenter la concentration des porteurs minoritaires. Il a ainsi été mis en évidence, en accord avec la plupart des résultats de la littérature, l'existence de 6 pièges à électrons, tous situés en dessous de 0.9 eV de la bande de conduction, de trois pièges à trous dans l'intervalle 0.6 - 0 .7 eV au dessus de la bande de valence et un piège à trous distribué à l'interface. Une procédure rigoureuse de fit a été mise au point et a permis de confirmer nos résultats obtenus par la procédure classique de l'Arrhenius.
Author: Christina Villeneuve-Faure Publisher: ISBN: Category : Languages : fr Pages : 160
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Les phonons étant une sonde particulièrement sensible au désordre créé dans un cristal, la spectrométrie Raman/Brillouin a été mise à profit pour étudier les défauts induits par l'implantation ionique. L'originalité de cette thèse, par rapport à d'autres études, provient de l'utilisation d'ions légers (hydrogène et/ou hélium) pour induire l'endommagement dans un monocristal de silicium. Ces systèmes implantés, utilisés par ailleurs dans la fabrication de substrats pour la microélectronique, présentent deux avantages majeurs pour des études fondamentales : Ils sont idéaux pour l'étude du désordre (suivi progressif de la transition cristal-amorphe). Ce faible endommagement se traduit par une lente accumulation des défauts ponctuels lorsque la dose d'ions implantés augmente. La présence de défauts étendus (bulles de He ou plaquettes de H2) qui induisent une porosité parfaitement contrôlée. L'objectif étant de caractériser le désordre atomique, les défauts étendus et la déformation induite lors de l'implantation, les phonons optiques (sonde locale) et acoustiques (sonde à longue portée) ont été conjointement utilisés. Nous avons ainsi pu mettre en évidence l'influence de l'espèce implantée (H par rapport à He), de la co- implantation des deux espèces (et de leur ordre d'implantation), de l'orientation du substrat de silicium sur l'endommagement (profil et densité de défauts) et la déformation. Nous avons également caractérisé la transition cristal-amorphe et les signatures vibratoires des défauts étendus. Les résultats validés dans le cas du silicium ont été étendus aux alliages silicium-germanium (Si1-xGex) en fonction de la composition chimique x.
Author: Jean-Jacques Goubet
Author: Jean-Jacques Goubet
Author: PIERRE.. DESGARDIN
Author: Michel Caillot
Author: Marie-Laure David (physicienne).)
Author: Didier Stiévenard
Author: Alban Colder
Author: Jean-Luc Lévêque (auteur en physique du solide).)
Author: Sarrah Amor
Author: Jean-Luc Leveque
Author: Christina Villeneuve-Faure