Ellipsometrie spectroscopique a angle variable. Applications a l'etude des proprietes optiques de semi-conducteurs ii-vi et a la caracterisation de couches a gradient d'indice

par MICHEL LUTTMANN

Thèse de doctorat en Physique

Sous la direction de R. KLEIM.

Soutenue en 1994

à Grenoble 1 .

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  • Résumé

    Ce travail apporte une contribution a la caracterisation des couches minces par ellipsomerie spectroscopique a angle variable. Nous presentons les differentes modifications apportees a l'ellipsometre d'origine et decrivons les procedures d'etalonnage utilisees. La reduction des erreurs systematiques et aleatoires est egalement traitee. Une etude originale a ete menee sur les derivees partielles des angles ellipsometriques psi et delta par rapport aux differents parametres de l'echantillon (epaisseurs, indices, angle d'incidence). Celle-ci nous a conduit a introduire le concept de sensibilite integrale relative (sir) qui s'est avere tres utile pour localiser les zones angulaires les plus interessantes et pour comparer entre elles les sensibilites de la mesure ellipsometrique aux divers parametres de l'echantillon. L'interet de mesures spectroscopiques a plusieurs angles d'incidence est discute. Deux applications principales ont ete traitees dans ce memoire: la premiere concerne la mesure des indices de semi-conducteurs ii-vi a grands gaps. L'etude realisee porte sur des substrats massifs de cdmnte et sur des couches epitaxiees de cdmgte. Une loi d'indice permettant de decrire le comportement de la fonction dielectrique du cdmgte sur l'ensemble du domaine spectral est proposee. Dans la zone transparente, deux lois de sellmeier donnant les indices du cdmnte et du cdmgte pour toute concentration de manganese ou de magnesium, ont ete etablies. La seconde porte sur la caracterisation de couches a gradient d'indice. Une methode permettant d'analyser des couches de profil d'indice a priori quelconque est proposee. Elle a ete validee sur des couches inhomogenes de gaalas et d'oxy-nitrure de silicium. L'ellipsometrie s'est revelee etre une technique bien adaptee a ce type de caracterisation puisque des profils polynomiaux du quatrieme degre ont pu etre mis en evidence sur des couches d'oxy-nitrure de silicium a fort gradient d'indice


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  • Détails : 244 P.
  • Annexes : 142 REF.

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