Lithographie par rayons-x a tres haute resolution : contribution a l'etude de la fabrication de structures nanometriques algaas/gaas par implantation ionique. caracterisation des effets optiques et quantiques

High resolution x-ray lithography: contribution to the study of nanometric structures by ion-implantation induced intermixing of gaas/algaas. Characterization of optical and quantum effects

• Auteur / Autrice : ROLAND KUPKA
• Direction : H. LAUMOIS
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences appliquées
• Date : Soutenance en 1995
• Etablissement(s) : Paris 11

Résumé

La fabrication des fils et boites quantiques par lithographie rayons-x est decrite, utilisant une technique de melange d'implantation ionique. Des reseaux de points et lignes nanometriques sont effectivement reproduits dans une couche de resine, faisant usage de la lithographie par rayons-x en proximite a tres haute resolution. Par la suite, des structures de masquage d'implantation ionique sont fabriquees. Une implantation de gallium a 50 kev melange des puits quantiques de algaas/gaas dans les zones non-protegees. Apres un recuit en proximite de silicium, les zones quantiques produites sont mesurees par la photoluminescence a basse temperature. La these contient une description des effets electromagnetiques dans les masques lithographiques-x pour estimer les performances de la lithographie par rayons-x a de hautes resolutions. Des methodes de propagation d'ondes (bpm) sont tres utiles pour la modelisation des ecrans non-ideaux, specialement dans le domaine des rayons-x. Une methode de diffraction en espace-k est presentee et des theories de guidage d'ondes y sont reliees. Des effets importants concernant les masques lithographiques-x sont analyses. Une extension generale de la methode bpm est presentee en espace-k: le kbpm. Experimentalement, la lithographie par rayons-x est capable de produire de grands reseaux uniformes en maintenant la resolution ultime. Des structures de taille 30 nm a 40 nm ont ete reproduites aisement. L'algorithme du kbpm est utilise pour des problemes d'electronique quantique. Les niveaux de confinement dans la bande de valence des puits algaas/gaas diffuses sont estimes. Le kbpm et d'autres methodes de propagation d'ondes sont tres utiles pour la determination des effets quantiques confines, car l'equation de schroedinger ressemble a l'equation d'onde optique te. Une discussion sur la relation entre les deux est incluse. La methode de melange par l'implantation ionique est etudiee utilisant des puits quantiques algaas/gaas non-masques. L'influence de la temperature de recuit et de la dose d'implantation sur le melange est recherchee. Les resultats montrent plusieurs effets d'interdiffusion atomistiques importants, ainsi que l'importance des formations des clusters de defauts. Les structures quantiques algaas/gaas, produites en utilisant des masques d'implantation, montrent un tres grand decalage du signal luminescent vers le bleu, qui n'est pas explicable par des effets de confinement. Vraisemblablement, la surface et des effets non-ideaux pendant le recuit exercent une grande influence sur la stabilite du melange. Plusieurs effets de surface et l'influence de l'environnement technologique sur le procede de melange sont etudies