Croissance de GaSb et de ses alliages par épitaxie par jets moléculaires et étude des propriétés physiques des surfaces, interfaces et structures élaborées avec ces matériaux PDF Download
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Author: Fabio Wellington Orlando da Silva Publisher: ISBN: Category : Languages : fr Pages : 312
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CETTE THESE PRESENTE DES TRAVAUX SUR LA CROISSANCE PAR EPITAXIE PAR JETS MOLECULAIRES (EJM) ET LA CARACTERISATION DES PROPRIETES PHYSIQUES DES COMPOSES SEMI-CONDUCTEURS GASB ET GA(AL)SB. NOUS AVONS ETUDIE: A) LA PREPARATION DES SUBSTRATS GASB(001) EN VUE DE L'EPITAXIE; B) LES PROPRIETES DES SURFACES GASB ET ALSB(001); C) LA CROISSANCE DU GASB SUR GAAS(001); D) L'ELABORATION ET L'ETUDE DES PROPRIETES OPTIQUES ET STRUCTURALES DE PUITS QUANTIQUES ET SUPERRESEAUX A BASE DE GASB/GA(AL)SB
Author: Fabio Wellington Orlando da Silva Publisher: ISBN: Category : Languages : fr Pages : 312
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CETTE THESE PRESENTE DES TRAVAUX SUR LA CROISSANCE PAR EPITAXIE PAR JETS MOLECULAIRES (EJM) ET LA CARACTERISATION DES PROPRIETES PHYSIQUES DES COMPOSES SEMI-CONDUCTEURS GASB ET GA(AL)SB. NOUS AVONS ETUDIE: A) LA PREPARATION DES SUBSTRATS GASB(001) EN VUE DE L'EPITAXIE; B) LES PROPRIETES DES SURFACES GASB ET ALSB(001); C) LA CROISSANCE DU GASB SUR GAAS(001); D) L'ELABORATION ET L'ETUDE DES PROPRIETES OPTIQUES ET STRUCTURALES DE PUITS QUANTIQUES ET SUPERRESEAUX A BASE DE GASB/GA(AL)SB
Author: Nicolas Bertru Publisher: ISBN: Category : Languages : fr Pages : 225
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CE TRAVAIL PORTE SUR LA CROISSANCE DE GASB ET D'INAS PAR EPITAXIE PAR JETS MOLECULAIRES (EJM), LE BUT ETANT D'OPTIMISER LA PREPARATION DU SUBSTRAT, DE PRECISER LES MECANISMES DE CROISSANCE DE GASB DE FACON A DEFINIR DES CONDITIONS EXPERIMENTALES PERMETTANT DE S'AFFRANCHIR DES PROBLEMES DE DOPAGE RESIDUEL ET DE DEFINIR DES CONDITIONS DE CROISSANCE SATISFAISANTES D'INAS, SUR GASB, POUR ELABORER DES STRUCTURES INAS/GASB DE QUALITE ACCEPTABLE. LA PREMIERE PHASE DE L'ETUDE EST CONSACREE A LA MISE AU POINT D'UNE PROCEDURE DE TRAITEMENT DES SUBSTRATS DE GASB ET D'INAS, AVANT EPITAXIE. POUR CE FAIRE, L'EXPOSITION AUX ULTRAVIOLETS ET A L'OZONE EST EMPLOYEE. ENSUITE, LES MECANISMES FONDAMENTAUX DE CROISSANCE DE GASB PAR EJM SONT ETUDIES ; LA DIFFUSION DES ATOMES DE GALLIUM EN SURFACE, L'INCORPORATION DES TETRAMERES D'ANTIMOINE ET LA STRUCTURE DE LA SURFACE DURANT LA CROISSANCE SONT PRECISEES. LE COMPORTEMENT DE L'ANTIMOINE DISTINCT DE CELUI DES AUTRES ELEMENTS V EST DISCUTE A L'AIDE D'UN MODELE BASE SUR LA STRUCTURE DE LA SURFACE DE GASB RECONSTRUITE (1). LES CONDITIONS DE CROISSANCE DE COUCHES D'INAS PRESENTANT UNE BONNE MORPHOLOGIE, SUR DES SUBSTRATS DE GAAS, GASB ET INAS SONT ENSUITE DEFINIES AINSI QUE LES CONDITIONS DE FORMATION DE L'INTERFACE GASB/INAS
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APRES AVOIR DECRIT LA METHODE D'EJM ET LES TECHNIQUES D'ANALYSES MISES EN OEUVRE, ON PRESENTE LES RESULTATS OBTENUS. LA PREMIERE PARTIE EST CONSACREE A LA PREPARATION DES SUBSTRATS DE GAAS ET GASB (100), PHASE TRES IMPORTANTE DANS LA CROISSANCE EPITAXIALE. UNE DEUXIEME PARTIE PORTE SUR LA CROISSANCE EJM DE GASB ET ALSB, SUR L'ETUDE DES SURFACES ET SUR LEUR CARACTERISATION. ON ETUDIE ENSUITE LA FORMATION DES INTERFACES GAAS/GASB, GA AS/ ALSB, GASB/ALSB ET AL/SB. ENFIN, ON A ELABORE UNE STRUCTURE SIMPLE DE PUITS QUANTIQUE GASB (90A)/ ALSB QUI A ETE CARACTERISEE PAR ELECTROREFLEXION
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NOUS PRESENTONS QUELQUES PROPRIETES DES STRUCTURES SEMICONDUCTRICES TRES CONTRAINTES INAS/GAAS. DE PAR LE FORT DESACCORD RELATIF DE PARAMETRE DE MAILLE CRISTALLINE ENTRE INAS ET GAAS (7%) CES STRUCTURES TENDENT NATURELLEMENT A ADOPTER UN MODE DE CROISSANCE TRIDIMENSIONNEL DANS DES CONDITIONS USUELLES DE CROISSANCE PAR EPITAXIE PAR JETS MOLECULAIRE. LA DEPOSITION ALTERNEE DES COUCHES ATOMIQUES DES ELEMENTS III ET DE L'ARSENIC A BASSE TEMPERATURE (350C) FORCE UN MODE DE CROISSANCE BIDIMENSIONNEL DE CES COUCHES CONTRAINTES. CETTE TECHNIQUE D'EPITAXIE PAR JETS MOLECULAIRES MODULES PERMET AINSI D'OBTENIR DES SUPER-RESEAUX INAS/AS STABLES ET DE BONNE QUALITE STRUCTURALE ET OPTIQUE. UNE ETUDE OPTIQUE (LUMINESCENCE, SPECTROSCOPIE D'EXCITATION, ABSORPTION) DE PUITS MINCES D'INAS DANS GAAS, ET DE SUPERRESEAUX DE COURTE PERIODE INAS/GAAS APPROXIMATIVEMENT ACCORDES A INP NOUS PERMET DE DETERMINER LA CONFIGURATION DE BANDES A L'INTERFACE INAS/GAAS POUR CES DEUX ETATS DE CONTRAINTE, ET L'AMPLITUDE DE L'EFFET DE SEGREGATION D'INDIUM EN SURFACE, RESPONSABLE D'ECARTS AUX PROFILS DE COMPOSITION NOMINAUX. NOUS MONTRONS AUSSI QUE L'ALLIAGE ORDONNE (INAS)#2(GAAS)#2 ET L'ALLIAGE (INGA)AS DE MEME COMPOSITION MOYENNE ONT DES STRUCTURES DE BANDES TRES SIMILAIRES AU VOISINAGE DU CENTRE DE ZONE DE BRILLOUIN DANS LA DIRECTION DE CROISSANCE. L'ANALYSE DES RESULTATS EXPERIMENTAUX S'APPUIE SUR UN MODELE DE FONCTIONS ENVELOPPES ORIGINAL PRENANT CORRECTEMENT EN COMPTE LE FORT COUPLAGE ENTRE BANDES LEGERES DE VALENCE DU AUX CONTRAINTES INTERNES. LA SUBSTITUTION ISOELECTRONIQUE D'UNE COUCHE MINCE ET L'ETUDE OPTIQUE DE L'EFFET DE CETTE PERTURBATION LOCALISEE PERMETTENT D'ETUDIER LES PROPRIETES ELECTRONIQUES D'UNE HETEROSTRUCTURE SOUS UN ANGLE LOCAL: LA DEPENDANCE SPATIALE DES DENSITES DE PROBABILITE DES ETATS ELECTRONIQUES CONFINES ET CELLE DE LA DENSITE DE CENTRES RECOMBINANTS NON RADIATIFS SONT ETUDIEES POUR UN PUITS QUANTIQUE GAAS/GAALAS. CETTE TECHNIQUE PERMET EGALEMENT UNE IDENTIFICATION DIRECTE ET SURE DE LA CONFIGURATION DE BANDES DES SUPERRESEAUX
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Les antimoniures sont des semi-conducteurs III-V prometteurs pour le développement de dispositifs optoélectroniques puisqu'ils ont une grande mobilité d'électrons, une large gamme spectrale d'émission ou de détection et offrent la possibilité de former des hétérostructures confinées dont la recombinaison est de type I, II ou III. Bien qu'il existe plusieurs publications sur la fabrication de dispositifs utilisant un alliage d'In(x)Ga(1-x)As(y)Sb(1-y) qui émet ou détecte à une certaine longueur d'onde, les détails, à savoir comment sont déterminés les compositions et surtout les alignements de bande, sont rarement explicites. Très peu d'études fondamentales sur l'incorporation d'indium et d'arsenic sous forme de tétramères lors de l'épitaxie par jets moléculaires existent, et les méthodes afin de déterminer l'alignement des bandes des binaires qui composent ces alliages donnent des résultats variables. Un modèle a été construit et a permis de prédire l'alignement des bandes énergétiques des alliages d'In(x)Ga(1-x)As(y)Sb(1-y) avec celles du GaSb pour l'ensemble des compositions possibles. Ce modèle tient compte des effets thermiques, des contraintes élastiques et peut aussi inclure le confinement pour des puits quantiques. De cette manière, il est possible de prédire la transition de type de recombinaison en fonction de la composition. Il est aussi montré que l'indium ségrègue en surface lors de la croissance par épitaxie par jets moléculaires d'In(x)Ga(1-x)Sb sur GaSb, ce qui avait déjà été observé pour ce type de matériau. Il est possible d'éliminer le gradient de composition à cette interface en mouillant la surface d'indium avant la croissance de l'alliage. L'épaisseur d'indium en surface dépend de la température et peut être évaluée par un modèle simple simulant la ségrégation. Dans le cas d'un puits quantique, il y aura une seconde interface GaSb sur In(x)Ga(1-x)Sb où l'indium de surface ira s'incorporer. La croissance de quelques monocouches de GaSb à basse température immédiatement après la croissance de l'alliage permet d'incorporer rapidement ces atomes d'indium et de garder la seconde interface abrupte. Lorsque la composition d'indium ne change plus dans la couche, cette composition correspond au rapport de flux d'atomes d'indium sur celui des éléments III. L'arsenic, dont la source fournit principalement des tétramères, ne s'incorpore pas de la même manière. Les tétramères occupent deux sites en surface et doivent interagir par paire afin de créer des dimères d'arsenic. Ces derniers pourront alors être incorporés dans l'alliage. Un modèle de cinétique de surface a été élaboré afin de rendre compte de la diminution d'incorporation d'arsenic en augmentant le rapport V/III pour une composition nominale d'arsenic fixe dans l'In(x)Ga(1-x)As(y)Sb(1-y). Ce résultat s'explique par le fait que les réactions de deuxième ordre dans la décomposition des tétramères d'arsenic ralentissent considérablement la réaction d'incorporation et permettent à l'antimoine d'occuper majoritairement la surface. Cette observation montre qu'il est préférable d'utiliser une source de dimères d'arsenic, plutôt que de tétramères, afin de mieux contrôler la composition d'arsenic dans la couche. Des puits quantiques d'In(x)Ga(1-x)As(y)Sb(1-y) sur GaSb ont été fabriqués et caractérisés optiquement afin d'observer le passage de recombinaison de type I à type II. Cependant, celui-ci n'a pas pu être observé puisque les spectres étaient dominés par un niveau énergétique dans le GaSb dont la source n'a pu être identifiée. Un problème dans la source de gallium pourrait être à l'origine de ce défaut et la résolution de ce problème est essentielle à la continuité de ces travaux.
Author: Ahmed Belasri Publisher: Springer Nature ISBN: 9811554447 Category : Technology & Engineering Languages : en Pages : 659
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This book highlights peer reviewed articles from the 1st International Conference on Renewable Energy and Energy Conversion, ICREEC 2019, held at Oran in Algeria. It presents recent advances, brings together researchers and professionals in the area and presents a platform to exchange ideas and establish opportunities for a sustainable future. Topics covered in this proceedings, but not limited to, are photovoltaic systems, bioenergy, laser and plasma technology, fluid and flow for energy, software for energy and impact of energy on the environment.
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L'EPITAXIE PAR JETS MOLECULAIRES EST UNE TECHNIQUE DE CROISSANCE REALISEE DANS DES CONDITIONS D'ULTRAVIDE, QUI S'AVERE LA MIEUX ADAPTEE A L'EPITAXIE DE COUCHES TRES MINCES. EN PARTICULIER, ELLE EST EMPLOYEE POUR LA CROISSANCE DES SUPER-STRUCTURES (MULTI-PUITS QUANTIQUES ET SUPER-RESEAUX) A BASE D'ARSENIURE DE GALLIUM (GAAS) ET D'ARSENIURE DE GALLIUM ALUMINIUM (GA::(1-X) AL::(X)AS). CES STRUCTURES CONSISTENT EN L'EMPILEMENT SUCCESSIF DE COUCHES DE GA::(1-X)AL::(X)AS ET DE GAAS DONT LES EPAISSEURS PEUVENT ETRE AUSSI FAIBLES QUE LA MONOCOUCHE. APRES DES RAPPELS BIBLIOGRAPHIQUES SUR LA TECHNIQUE D'EPITAXIE ET LES PROPRIETES DES SUPER-STRUCTURES, LES TECHNIQUES D'ANALYSES ET LE BATI D'EPITAXIE SONT DECRITS. NOUS AVONS OPTIMISE LES CONDITIONS DE CROISSANCE DU GAAS, DU GA::(1-X) AL::(X)AS ET DES SUPER-STRUCTURES. LES PROBLEMES QUE PEUVENT PRESENTER LA CROISSANCE DE CES MATERIAUX SONT DISCUTES. CETTE ETUDE A PERMIS LA REALISATION DE SUPER-STRUCTURES DONT LA TRES GRANDE QUALITE A ETE EVALUEE A PARTIR DES MESURES DE DIFFRACTION DE RAYONS X, DE PHOTOLUMINESCENCE ET D'EXCITATION DE LA PHOTOLUMINESCENCE. CES DEUX DERNIERES TECHNIQUES NOUS ONT PERMIS DE METTRE EN EVIDENCE DES FLUCTUATIONS D'UNE MONOCOUCHE AUX INTERFACES GAAS - GA::(1-X)AL::(X)AS , AINSI QUE, POUR LA PREMIERE FOIS, UN TRANSPORT VERTICAL SUIVANT L'AXE DE CROISSANCE D'UNE STRUCTURE SUPER-RESEAU
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AVEC L'OBJECTIF D'ETENDRE LA QUALIFICATION DE L'EPITAXIE PAR JETS CHIMIQUES (EJC), DEUX FAMILLES DE MATERIAUX POSSEDANT DES POTENTIALITES DE DEVELOPPEMENT IMPORTANTES ONT ETE CONSIDEREES : LES STRUCTURES MIXTES ARSENIURES-PHOSPHURES ET LES NITRURES D'ELEMENTS III. NOUS AVONS TOUT D'ABORD ETUDIE LA FAISABILITE DE SUPER-RESEAUX GAAS/GA 0 . 5 1IN 0 . 4 9P A COURTE PERIODE. NOUS AVONS MONTRE QUE LA PRINCIPALE LIMITATION EST LIEE A LA MAITRISE DE LA COMPOSITION CHIMIQUE DES INTERFACES DE CE SYSTEME. L'UTILISATION DE LA TECHNIQUE DE DIFFRACTION D'ELECTRONS EN INCIDENCE RASANTE A AINSI PERMIS LA MISE EN EVIDENCE EN TEMPS REEL PENDANT LA CROISSANCE D'UN PHENOMENE DE SEGREGATION DE SURFACE DE L'INDIUM. L'ETUDE COMPLEMENTAIRE DES ECHANGES ENTRE AS ET P QUI SE PRODUISENT LORS DES INTERRUPTIONS DE CROISSANCE AU NIVEAU DES INTERFACES DU SYSTEME GAAS/GAINP, A PERMIS DE CLARIFIER L'EFFET DES CONDITIONS DE CROISSANCE SUR LES ENERGIES DE PHOTOLUMINESCENCE DES PUITS QUANTIQUES REALISES DANS CE SYSTEME DE MATERIAUX. L'ENSEMBLE DE CE TRAVAIL A MONTRE QUE L'EJC EST UNE TECHNIQUE DE CHOIX POUR LA REALISATION ET L'ETUDE D'HETEROSTRUCTURES FAISANT INTERVENIR PLUSIEURS ELEMENTS V. CEPENDANT, SON DEVELOPPEMENT EST LIE A SA CAPACITE A PERMETTRE LA REALISATION DE NOUVEAUX MATERIAUX. DANS CE CONTEXTE, NOUS AVONS ETUDIE LES POTENTIALITES DE L'UTILISATION DE L'AMMONIAC (NH 3) COMME PRECURSEUR D'AZOTE POUR LES CROISSANCES EJC A BASSE TEMPERATURE DE NITRURES D'ELEMENTS III. DEUX VOIES ONT ETE EXPLOREES POUR DECOMPOSER NH 3. LA PREMIERE A CONSISTE A PRE-DECOMPOSER LA MOLECULE DANS UNE CELLULE A CRAQUAGE CATALYTIQUE, AVANT SON ARRIVEE SUR LA SURFACE DE CROISSANCE. L'ETUDE, MENEE PAR SPECTROMETRIE DE MASSE, A MONTRE QUE LA CINETIQUE JOUE UN ROLE SIGNIFICATIF DANS CETTE REACTION. IL APPARAIT AINSI QUE LA CONDUCTANCE EST DE L'INJECTEUR EST LE PARAMETRE PRIMORDIAL A OPTIMISER POUR DEVELOPPER CETTE VOIE. L'AUTRE VOIS ENVISAGEE CONCERNE LA DECOMPOSITION DE NH 3 SUR LA SURFACE DE CROISSANCE. LA REFLECTIVITE OPTIQUE A ETE UTILISEE IN-SITU POUR DETERMINER LE TAUX DE DECOMPOSITION DE NH 3 SUR LA SURFACE DE CROISSANCE EN PRESENCE DE GA. NOUS MONTRONS QU'IL DEVIENT SIGNIFICATIF AU DESSUS DE 450\C CE QUI PERMET LA CROISSANCE DE NITRURES A BASSE TEMPERATURE.
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CE TRAVAIL A PORTE SUR LA CROISSANCE EPITAXIALE DES NITRURES D'ELEMENTS III GAN, ALN, ET INN, EN UTILISANT L'EPITAXIE PAR JETS MOLECULAIRES ASSISTEE PAR PLASMA D'AZOTE. NOUS AVONS OPTIMISE LES PREMIERS STADES DE LA CROISSANCE DE GAN OU ALN SUR SUBSTRAT AL#2O#3 (0001). LE PROCESSUS UTILISE CONSISTE A NITRURER LA SURFACE DU SUBSTRAT A L'AIDE DU PLASMA D'AZOTE, AFIN DE LA TRANSFORMER EN ALN, PUIS A FAIRE CROITRE UNE COUCHE TAMPON D'ALN OU DE GAN A BASSE TEMPERATURE, AVANT DE REPRENDRE LA CROISSANCE DE GAN OU ALN A HAUTE TEMPERATURE (680 A 750C). NOUS AVONS EN PARTICULIER ETUDIE LES PROPRIETES D'UNE COUCHE DE GAN EN FONCTION DE LA TEMPERATURE A LAQUELLE EST REALISEE L'ETAPE DE NITRURATION. LORSQUE LES CONDITIONS DE DEMARRAGE DE LA CROISSANCE SONT OPTIMISEES, NOUS AVONS PU OBSERVER DES OSCILLATIONS DE RHEED PENDANT LA CROISSANCE DE LA COUCHE DE GAN. NOUS AVONS ETUDIE L'EFFET DU RAPPORT V/III SUR LA MORPHOLOGIE DE SURFACE ET LES PROPRIETES OPTIQUES ET STRUCTURALES DE CETTE COUCHE. NOUS AVONS PROPOSE L'UTILISATION DE L'INDIUM EN TANT QUE SURFACTANT POUR AMELIORER CES PROPRIETES. NOUS AVONS ENSUITE ABORDE LA REALISATION DE SUPERRESEAUX GAN/ALN DONT NOUS AVONS OPTIMISE LES INTERFACES. LES MECANISMES DE RELAXATION DES CONTRAINTES DE ALN SUR GAN ET GAN SUR ALN ONT ETE ETUDIES. NOUS AVONS EGALEMENT ELABORE LES ALLIAGES ALGAN ET INGAN, COMME BARRIERES QUANTIQUES DANS LES HETEROSTRUCTURES. NOUS AVONS MONTRE QUE LA RELAXATION ELASTIQUE DES CONTRAINTES DE GAN EN EPITAXIE SUR ALN DONNE LIEU A LA FORMATION D'ILOTS DE TAILLES NANOMETRIQUES, QUI SE COMPORTENT COMME DES BOITES QUANTIQUES. LEUR DENSITE ET LEUR TAILLE DEPENDENT DE LA TEMPERATURE DE CROISSANCE, ET DES CONDITIONS DE MURISSEMENT APRES CROISSANCE. LES PROPRIETES OPTIQUES DE CES ILOTS SONT GOUVERNEES A LA FOIS PAR LES EFFETS DE CONFINEMENT QUANTIQUE ET PAR LE FORT CHAMP PIEZO-ELECTRIQUE INDUIT PAR LA CONTRAINTE DANS LES ILOTS.
Author: Fabio Wellington Orlando da Silva
Author: Fabio Wellington Orlando da Silva
Author: Nicolas Bertru
Author: Hassan Tegmousse
Author: JEAN-MICHEL.. GERARD
Author: Guillaume Gélinas
Author: Ahmed Belasri
Author: JEAN-YVES.. EMERY
Author: MAGALI.. MESRINE
Author: Nicolas Bertru
Author: FREDERIC.. WIDMANN