Etude par microscopie électronique en transmission des interfaces dans les hétérostructures GaAs/Si et GaSb/GaAs PDF Download
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Author: Joon-Mo Kang Publisher: ISBN: Category : Languages : fr Pages : 272
Book Description
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: 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
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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.
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OBSERVATION DES STRUCTURES GAAS/GAAS, ALGAAS/GAAS, GAINP/GAAS ET ISOLANT/SEMICONDUCTEUR. CONTROLE DE LA QUALITE DES COUCHES DEPOSEES ET DES INTERFACES MIS EN JEU. CARACTERISATION DES DEFAUTS DE COMPOSITION CHIMIQUE ET DES DEFAUTS CRISTALLINS
Author: Christian Herbeaux Publisher: ISBN: Category : Languages : fr Pages : 213
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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: Pierre Ruterana Publisher: ISBN: Category : Languages : fr Pages : 198
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NOUS AVONS SURTOUT UTILISE LE MODE "HAUTE RESOLUTION" SUR UN MICROSCOPE A 200KV. LA RESOLUTION OBTENUE ETAIT DE 2.4 A. LA TECHNIQUE DE PEPARATION D'ECHANTILLONS QUE NOUS AVONS MISE AU POINT POUR L'ETUDE DU PROCEDE DE PASSIVATION (SI::(3)N::(4)/GAAS) NOUS A PERMIS DE CARACTERISER DANS DE TRES BONNES CONDITIONS LES MULTICOUCHES POUR RAYONS X MOUS ET LES HETEROSTRUCTURES DE CROISSANCE EPITAXIALE. CE TRAVAIL FUT UN SUIVI DES PROCEDES EN CONJUGAISON AVEC D'AUTRES TECHNIQUES DE CARACTERISATION. LA COMPARAISON DES RESULTATS DE CES DIVERSES TECHNIQUES NOUS A PERMIS D'APPREHENDER LA CHIMIE ET LA PHYSIQUE DES INTERFACES DANS LES MATERIAUX ETUDIES
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LA CROISSANCE DE GAAS/SI ET GAAS/INP EST ATTRAYANTE A PLUSIEURS TITRES POUR LA REALISATION DE CIRCUITS OPTOELECTRONIQUES. DANS LES DEUX CAS L'ECART DE PARAMETRES DE MAILLE EST DE 4,1% POUR GAAS/SI ET -3,7% POUR GAAS/INP AINSI QUE LA DIFFERENCE DES COEFFICIENTS DE DILATATION THERMIQUE SONT SOURCES DE DEFAUTS LINEAIRES ET PLANS. AU COURS DE CE TRAVAIL NOUS AVONS CARACTERISE PAR MET CONVENTIONNELLE ET EN HAUTE RESOLUTION DES COUCHES DE GAAS DEPOSEES SUR SI ET INP PAR DIFFERENTES TECHNIQUES EPITAXIALES ET NOUS NOUS SOMMES PARTICULIEREMENT INTERESSES AUX MECANISMES DE NUCLEATION DES DISLOCATIONS D'INTERFACE ET A LA REDUCTION DE LA DENSITE DES DISLOCATIONS DE VOLUME QUI EST DE L'ORDRE DE 10#9 CM##2 POUR DES COUCHES N'AYANT SUBI AUCUN TRAITEMENT. PLUSIEURS PROCESSUS ONT ETE ETUDIES POUR REDUIRE CETTE DENSITE: L'INTRODUCTION DE SUPERRESEAUX FAIBLEMENT CONTRAINTS DE (GAAS/ALAS) A DIFFERENTES DISTANCES DE L'INTERFACE ET AVEC DIFFERENTES PERIODICITES, L'APPLICATION DE RECUITS POST-CROISSANCE STANDARDS, L'INTRODUCTION DE CYCLES THERMIQUES OU DE RECUITS DE CROISSANCE OU DE SUPERRESEAUX CONTRAINTS (GAINAS/GAAS) NE PERMETTAIT D'ATTEINDRE QUE DES DENSITES DE L'ORDRE DE 210#7 CM##2. CETTE DENSITE LOIN DES 10#4 CM##2 SOUHAITES SEMBLE ETRE UNE PROPRIETE DES HETEROSTRUCTURES A FORT DESACCORD DE PARAMETRE (F>3%)
Author: Sophie Guézo Publisher: ISBN: Category : Languages : fr Pages : 214
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Ce travail de thèse s’est développé autour de la microscopie à émission d’électrons balistiques (BEEM) sous ultra-vide, dédiée à l’étude des propriétés électroniques d’interfaces d’hétérostructures pertinentes pour des applications potentielles en électronique de spin. Dans un premier temps, l’étude de la jonction Schottky Au/GaAs(001) a permis de mettre en évidence l’influence des propriétés structurales sur le transport d’électrons chauds. Une étude similaire sur Fe/GaAs(001) a confirmé la sensibilité du BEEM aux effets de structures électroniques. Ensuite, l’étude BEEM sur les propriétés électroniques locales de la barrière MgO/GaAs(001) a révélé la présence de canaux de conduction situés dans la bande interdite de MgO. Ces canaux sont associés à la présence de lacunes d’oxygène localisées dans l’oxyde, qui diminuent fortement la hauteur de barrière tunnel. Enfin, des études préliminaires de transport d’électrons chauds dépendants du spin sur Fe/Au/Fe/GaAs(001) sont présentées.
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L'OBJECTIF DES TRAVAUX DECRITS DANS CE MEMOIRE EST DE RECHERCHER LE LIEN ENTRE LES PROPRIETES DE RECOMBINAISONS DANS LES HETEROSTRUCTURES DE TYPE GAAS/ALAS ET LA STRUCTURE DE L'INTERFACE. L'OBSERVATION DE VARIATIONS DES ENERGIES DE CONFINEMENT DANS LES PUITS QUANTIQUES DIRECTS GAAS/(AL,GA)AS LIES AUX CHOIX DES TEMPERATURES DE CROISSANCE AMENE UNE INTERROGATION SUR LA NATURE DES PROCESSUS QUI ENTRAINENT L'INTRODUCTION D'UN DESORDRE AUX INTERFACES (SEGREGATION VERTICALE OU DEMIXION D'ALLIAGE) ET CONDUISE A APPROFONDIR L'ETUDE DE PUITS QUANTIQUES A DOUBLE BARRIERE GAAS/ALAS/(AL,GA)AS OU LES EPAISSEURS DE COUCHES D'ALAS ET DE GAAS SONT REDUITES A QUELQUES MONOCOUCHES. LES ETUDES EXPERIMENTALES (EXCITATION DE PHOTOLUMINESCENCE, PHOTOLUMINESCENCE RESOLUE EN TEMPS, PHOTOLUMINESCENCE SOUS PRESSION HYDROSTATIQUE) ASSOCIEES A UNE MODELISATION EN FONCTION ENVELOPPE DEMONTRE LA DIVERSITE DES ALIGNEMENTS DES NIVEAUX CONFINES ET APPORTE DES INFORMATIONS SUR LA LOCALISATION DES ELECTRONS DANS UNE OU DEUX MONOCOUCHES D'ALAS. CES EXPERIENCES EXPLIQUENT LES PROCESSUS DE TRANSFERTS ENTRE LES NIVEAUX ASSOCIES AUX MINIMA X#X#Y ET X#Z OU DE CAPTURE SUR LES DONNEURS AINSI QUE LE PHENOMENE DE COUPLAGE ENTRE LES ETATS DE GAAS ET X D'ALAS. L'EXISTENCE D'UN CONFINEMENT LATERAL EST DEMONTREE LORSQUE CES MEMES STRUCTURES SONT ELABOREES SUR SURFACES VICINALES. DANS CES CONDITIONS L'ANALYSE DES RECOMBINAISONS DE STRUCTURES OU LA COUCHE D'ALAS EST REDUITE A UNE MONOCOUCHE REVELE L'ACTION DES FLUCTUATIONS DES LARGEURS DE TERRASSE SUR LES PROPRIETES DE RECOMBINAISONS
Author: Joon-Mo Kang
Author: Joon-Mo Kang
Author: Béatrice Guenais
Author: Mme. Corinne Bouillet Ulhaq
Author: Hélène Héral
Author: Christian Herbeaux
Author: Pierre Ruterana
Author: JAAFAR.. MEDDEB
Author: 
Author: Sophie Guézo
Author: BRUNO.. CHASTAINGT