Contribution a l'etude du dopage bore, azote et phosphore dans le diamant

par JEAN-PIERRE LAGRANGE

Thèse de doctorat en Physique

Sous la direction de Alain Deneuville.

Soutenue en 1997

à Grenoble 1 .

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  • Résumé

    Le diamant est un semi-conducteur a large bande interdite (5. 4 ev) tres prometteur en electronique a haute temperature et de forte puissance. Cependant, son utilisation est limitee par l'absence d'un dopage de type n. Nous avons etudie dans cette these le dopage au bore du diamant (type p), et l'incorporation de phosphore et d'azote dans le diamant par implantation ionique. Nous avons elabore des couches minces de diamant par depot chimique en phase vapeur assiste par plasma micro-onde. Nous avons utilise dans notre etude diverses techniques de caracterisation : spectroscopie de diffusion raman, resonance paramagnetique electronique, resistivite en fonction de la temperature (de 100k a 1000k), effet hall, courants thermo-stimules, thermoluminescence. Les resultats obtenus montrent que le dopage au bore est aujourd'hui bien maitrise. Des mesures electriques sur une large gamme de concentration (de 5 10#1#6 a 8 10#2#0 b. Cm#-#3) montrent trois regimes de conduction differents : conduction par saut par plus proche voisin, conduction par la bande de valence, conduction metallique. Nous avons montre pour la premiere fois une saturation de la conductivite et une energie d'activation a haute temperature e#a/2 typique d'un taux de defauts compensateurs inferieur a 10%. Nous avons montre que l'implantation est la methode la plus efficace pour incorporer de l'azote en site substitutionnel dans le diamant. Neanmoins, l'incorporation d'azote semble induire indirectement des defauts paramagnetiques dans le diamant. Nous avons aussi montre que l'incorporation de phosphore en site substitutionnel est possible. Nous avons defini un seuil d'amorphisation compris entre 3 et 4 10#1#4 p. Cm#-#2. Toutefois, un nouveau defaut paramagnetique qui semble etre induit par le phosphore apparait apres recuit. La conduction est encore dominee par les defauts crees par l'implantation ionique. Ces resultats sont tres prometteurs pour des applications futures en microelectronique.


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  • Détails : 212 P.
  • Annexes : 169 REF.

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