Étude des propriétés structurales et électroniques des super-réseaux apériodiques GaAs-GaAlAs

Structural and electronic properties of non-periodic GaAs/GaAlAs superlattices

• Auteur / Autrice : François Laruelle
• Direction : Bernard Étienne
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique
• Date : Soutenance en 1988
• Etablissement(s) : Paris 11
• Partenaire(s) de recherche : autre partenaire : Université de Paris-Sud. Faculté des sciences d'Orsay (Essonne)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Quasicristaux

Photoluminescence

Puits quantiques

Superréseaux

Mots clés libres

Semiconducteur III-V

Transport perpendiculaire

Résumé

Les super-réseaux semi-conducteurs quasi-périodiques construits sur La suite de Fibonacci ne sont pas invariants par translation. Ils possèdent un ordre à Longue distance et une propriété proche de L'auto-similarité. Avec des approximations périodiques successives, nous suivons L'évolution des différentes propriétés physiques. Nous calculons Le facteur de structure de ces super-réseaux par la méthode de projection et repérons Les pics de diffraction X avec deux indices. Les propriétés électroniques sont calculées dans le cadre de La fonction enveloppe à l'aide des matrices de transfert. L'effet du champ électrique et des défauts sur la structure électronique des super-réseaux illustrent la méthode. Nous montrons conditions d'épitaxie par jets moléculaires sur l'influence sur la largeur de La raie de photoluminescence de puits quantiques GaAs/GaA1As dont nous étudions la levée de dégénérescence de la bande de valence et l'énergie de liaison de l'exciton. L'évolution de la structure de bande des approximations périodiques et la localisation des fonctions d'onde sont expliquées grâce à un invariant mesurant le degré de non-commutativité des constituants du super-réseau. Les expériences de spectroscopie d'excitation de La Luminescence et de photoconductivité en fonction du champ électrique confirment cette analyse théorique. Nous montrons que les expériences de transport par diffusion de porteurs photocréés sont dominées par Le piégeage des excitons qui masque l'observation du régime de Localisation variable dans un type particulier de super-réseau apériodique.

Semi-conductor quasiperiodic superlattices based on the Fibonacci recurrent law do not exhibit translational invariance but long range order. They are self-similar. We study periodic approximants of successive order and show how the physical properties vary as this order increases. We calculate the structure factor of these superlattices by using the projection method. In this way each diffraction line is labelled by two indices. Electronic properties are computed in the frame of the envelope function approximation with the help of the transfer matrix method. Electric field and defect related effects on the superlattice electronic structure are shown. We demonstrate the importance of molecular beam epitaxy growth conditions on the linewidth of the photoluminescence tine of GaAs/GaA1As quantum well and study the valence band splitting and the exciton binding energy. We explain the band structure's evolution of successive periodic approximants with the help of an invariant measuring the non-commutativity of the superlattice's building blacks. Photoluminescence excitation spectroscopy and photoconductivity under electric field experiments confirm this interpretation. We show that experiments involving diffusion of photogenerated carriers are dominated by excitons' trapping which hides the variable localisation regime expected in a precise group of non-periodic superlattices.