Defauts crees par irradiation aux ions lourds rapides dans l'arseniure de gallium : etude par effet hall et photoluminescence

par MOHAMMED MIKOU

Thèse de doctorat en Physique

Sous la direction de R. CARIN.

Soutenue en 1995

à Caen .

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  • Résumé

    Plusieurs echantillons de gaas de type n et de type p elabores par differentes techniques (cz, mocvd et mbe) ont ete irradies a ganil avec des ions des plus legers (oxygene) aux plus lourds (plomb) et avec des energies comprises entre 163mev et 5730mev. Les mesures in situ de resistivite et d'effet hall realisees au cours de l'irradiation ont revele la diminution de la densite des porteurs et la degradation de leur mobilite dans le cas des deux types de materiaux. Ces effets sont dus aux defauts crees par l'irradiation aux ions rapides. Des mesures de spectroscopie transitoire des niveaux profonds (dlts) dans le cas du materiau de type n ont permis de deduire la nature discrete de ces defauts crees qui sont essentiellement lies a la paire lacune-interstitiel d'arsenic. Ces defauts sont representes electriquement par des niveaux profonds crees dans la bande interdite du semi-conducteur avec differents etats de charge. Ces niveaux piegent les porteurs libres et conduisent a l'augmentation de la resistivite du materiau. La degradation de la mobilite est due a la diffusion des porteurs sur les defauts crees par irradiation (en particulier, les defauts charges). Des modeles de simulation des variations, avec la fluence, de la concentration et de la mobilite de hall sont developpes et font en particulier appel a un modele de conduction a deux bandes (de conduction et d'impuretes) pour le type n. Les resultats permettent de preciser les etats de charge de la lacune d'arsenic et fournissent des taux de production de defauts identiques pour les irradiations effectuees a 77k et a 300k. L'analyse par photoluminescence des echantillons irradies montre que l'intensite des raies observees decroit en fonction de la fluence des ions incidents. Cette decroissance est due a la creation par irradiation d'autres niveaux non radiatifs qui conduisent a la diminution de l'efficacite quantique des transitions radiatives et aussi a la diminution de la concentration des centres radiatifs. Enfin, les resultats normalises des variations, en fonction de la fluence, de la resistivite et de la photoluminescence des echantillons irradies, associes aux resultats de la comparaison entre les taux de creation de defauts deduits des calculs de simulations et les taux theoriques de deplacements atomiques (ndpa/e), calcules uniquement a partir des collisions nucleaires, revelent que le pouvoir d'arret electronique ne contribue pas de facon notable a la creation de defauts, mais il conduit peut etre au recuit d'une partie de ces derniers


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  • Détails : 204 P.
  • Annexes : 96 REF.

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