Étude par microscopie électronique en transmission des défauts structuraux induits par les contraintes dans les hétérostructures Ga1-xInxAs/InP et Ga1-xInxAs/GaAs PDF Download
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Author: Christian Herbeaux Publisher: ISBN: Category : Languages : fr Pages : 213
Book Description
Cette étude est centrée sur une analyse par microscopie électronique en transmission des défauts structuraux associés à la croissance épitaxiale du matériau semiconducteur GA1-xInxAs sur substrat InP ou sur substrat GaAq, ces deux types de supports correspondants aux deux filières classiques de croissance de cet alliage ternaire. L'objectif principal a été l'étude des propriétés structurales des dislocations de désadaptation de réseau et des mécanismes par lesquels ces dislocations relâchent tout ou partie des contraintes générées lors de l'épitaxie. Ces mécanismes concernent à la fois la génération et la multiplication de ces dislocations. Dans le cas du matériau GA1-xInxAs pratiquement adapté au matériau InP, le critère de pseudomorphisme est presque toujours satisfait, même pour des épaisseurs importantes de la couche épitaxiée. La densité de dislocations de désadaptation de réseau restant faible, on peut alors mettre en évidence des effets plus fins liés à la présence de fluctuations de composition au niveau des interfaces. Les structures Ga1-xInxAs/GaAs contraintes, choisies comme modèles d'étude, nous ont permis de mettre en évidence et d'interpréter la nature des dislocations et de leurs interactions, tout en tenant compte de leur caractère dissocié. Nous montrons que les modèles habituellement invoqués pour interpréter la multiplication des dislocations aux interfaces ne peuvent pas rendre compte de nos observations. Enfin, l'analyse des micrographies électroniques permet de proposer un mécanisme de source de type Frank-Read basé sur le glissement dévié des segments vis, mécanisme qui pourrait être à l'origine de la multiplication des dislocations de désadaptation dans ce type d'hétérostructure
Author: Christian Herbeaux Publisher: ISBN: Category : Languages : fr Pages : 213
Book Description
Cette étude est centrée sur une analyse par microscopie électronique en transmission des défauts structuraux associés à la croissance épitaxiale du matériau semiconducteur GA1-xInxAs sur substrat InP ou sur substrat GaAq, ces deux types de supports correspondants aux deux filières classiques de croissance de cet alliage ternaire. L'objectif principal a été l'étude des propriétés structurales des dislocations de désadaptation de réseau et des mécanismes par lesquels ces dislocations relâchent tout ou partie des contraintes générées lors de l'épitaxie. Ces mécanismes concernent à la fois la génération et la multiplication de ces dislocations. Dans le cas du matériau GA1-xInxAs pratiquement adapté au matériau InP, le critère de pseudomorphisme est presque toujours satisfait, même pour des épaisseurs importantes de la couche épitaxiée. La densité de dislocations de désadaptation de réseau restant faible, on peut alors mettre en évidence des effets plus fins liés à la présence de fluctuations de composition au niveau des interfaces. Les structures Ga1-xInxAs/GaAs contraintes, choisies comme modèles d'étude, nous ont permis de mettre en évidence et d'interpréter la nature des dislocations et de leurs interactions, tout en tenant compte de leur caractère dissocié. Nous montrons que les modèles habituellement invoqués pour interpréter la multiplication des dislocations aux interfaces ne peuvent pas rendre compte de nos observations. Enfin, l'analyse des micrographies électroniques permet de proposer un mécanisme de source de type Frank-Read basé sur le glissement dévié des segments vis, mécanisme qui pourrait être à l'origine de la multiplication des dislocations de désadaptation dans ce type d'hétérostructure
Book Description
Les hétérostructures élaborées par épitaxie par jets moléculaires (EJM) et comportant soit une épitaxie métallique simple (M) sur semiconducteur III-V (SC), soit une épitaxie métallique enterrée (SC/M/SC), présentent un intérêt potentiel considérable en micro-électronique. Cependant l'association de matériaux aussi dissemblables sur le plan cristallographique et chimique fait peser de lourdes contraintes sur le choix du composé métallique et les conditions d'élaboration de ce type de structures. Parmi les techniques de caractérisation nécessaires à l'optimisation des paramètres de croissance, la microscopie électronique en transmission (MET) est une technique de choix pour étudier l'influence des conditions de croissance sur la qualité cristalline des couches minces épitaxiées. Nous présentons dans ce travail la contribution de la MET à la définition des critères de choix du métal, à l'optimisation de la croissance des matériaux retenus, à l'appréciation de la qualité structurale des couches épitaxiées et des interfaces. Deux familles de composés ont été étudiées : la famille métal de transition-élément III (MT-III), et la famille Terre rare-élément V (TR-V). Nous montrons certaines réalisations très prometteuses, de structures comportant une couche métallique accordée au substrat (composé ternaire de la famille TR-V : Sc0, 2Yb0, 8As), et mettons en lumière certaines difficultés qui subsistent, notamment au niveau des reprises d'épitaxie. Plusieurs techniques de MET ont été mises en oeuvre : la diffraction d'électrons pour étudier les relations d'orientation entre la couche déposée et le substrat, et identifier certaines phases présentées en très haute quantités : la microscopie conventionnelle pour décrire la morphologie des couches et des interfaces, et étudier les défauts structuraux (dislocations, défauts plans, défauts de symétrie) ; enfin la technique haute résolution pour caractériser les interfaces à l'échelle atomique
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Cette etude contribue a la comprehension des mecanismes de relaxation plastique des couches minces semiconductrices. Pour cela, des heterostructures ga#1##xin#xas/gaas, avec x variant de 0,03 a 0,3, ont ete observees par microscopie electronique en transmission. Nos resultats montrent que les mecanismes mis en jeu dependent a la fois du taux d'indium x et du taux de relaxation. Deux mecanismes ont ete mis en evidence pour les taux de relaxation faibles: 1) pour x inferieur a 0,05, les premieres dislocations apparaissant a l'interface sont paralleles a la direction 110. Les dislocations paralleles a la direction 110 se forment ensuite a partir des precedentes par glissement devie; 2) pour x compris entre 0,05 et 0,2, on observe des dislocations dans les deux directions, en densite suffisante pour qu'elles puissent interagir. En particulier, l'interaction entre deux dislocations perpendiculaires et de meme vecteur de burgers, conduisant a une annihilation, est a l'origine: 1) de la formation des dislocations coin par glissement et recombinaison, dans le substrat, de deux dislocations d'interface paralleles; 2) et d'un mecanisme de multiplication de dislocations dans une seule direction. Pour les taux de relaxation eleve et pour x superieur a 0,2, le mecanisme predominant correspond a une croissance en ilots, qui ne peut etre evitee que si on intercale entre le substrat et la couche epitaxiee une structure tampon. Dans ces conditions, les mecanismes decrits precedemment sont a nouveau operationnels.
Author: Joon-Mo Kang Publisher: ISBN: Category : Languages : fr Pages : 272
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CE TRAVAIL PORTE SUR L'ETUDE DE LA RELAXATION PAR LES DISLOCATIONS D'INTERFACE DANS LES HETEROSTRUCTURES SEMICONDUCTRICES A FORT DESACCORD PARAMETRIQUE. DES CALCULS UTILISANT L'ELASTICITE ANISOTROPE MONTRENT QUE LES DISLOCATIONS D'INTERFACE DE TYPE 90 SONT PLUS EFFICACES POUR LA RELAXATION QUE CELLES DE TYPE 60. LA DIFFERENCE D'EFFICACITE ENTRE LES DEUX AUGMENTE AVEC LE DESACCORD PARAMETRIQUE. CES CALCULS PREVOIENT QU'UN ETAT RELAXE PARTIELLEMENT EST ENERGETIQUEMENT PLUS STABLE QUE CELUI PARFAITEMENT RELAXE. AFIN D'INTERPRETER LES IMAGES DE DISLOCATIONS OBTENUES PAR MICROSCOPIE ELECTRONIQUE EN TRANSMISSION (MET), DES SIMULATIONS ONT ETE EFFECTUEES. CES SIMULATIONS MONTRENT QUE LES FRANGES DE MOIRE MASQUENT D'AUTANT PLUS LE RESEAU DE DISLOCATIONS QUE LE DESACCORD PARAMETRIQUE EST IMPORTANT. LA VISUALISATION SIMULTANEE DE DEUX RESEAUX ORTHOGONAUX DE DISLOCATIONS PAR UNE EXCITATION DU FAISCEAU NON-SYSTEMATIQUE EST CONFIRMEE COMME UNE TECHNIQUE EFFICACE POUR ETUDIER L'ORIGINE DES DEFAUTS. LES CARACTERISATIONS PAR MET EFFECTUEES SUR LES HETEROSTRUCTURES GAAS/SI ET GASB/GAAS MONTRENT QUE LES DEFAUTS DE VOLUME SONT DIRECTEMENT LIES AUX IMPERFECTIONS DU RESEAU DE DISLOCATIONS D'INTERFACE. DES OBSERVATIONS EN MICROSCOPIE ELECTRONIQUE EN HAUTE RESOLUTION MONTRENT PAR AILLEURS DES RELAXATIONS PARTIELLES DANS LES DEUX SYSTEMES
Author: Christian Herbeaux
Author: Christian Herbeaux
Author: Béatrice Guenais
Author: Mme. Corinne Bouillet Ulhaq
Author: Joon-Mo Kang