Epitaxie par jets moleculaires de gan, aln, inn et leurs alliages : physique de la croissance et realisation de nanostructures

par FREDERIC WIDMANN

Thèse de doctorat en Physique

Sous la direction de JEAN CLAUDE PEISTER.

Soutenue en 1998

à Grenoble 1 .

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  • Résumé

    Ce travail a porte sur la croissance epitaxiale des nitrures d'elements iii gan, aln, et inn, en utilisant l'epitaxie par jets moleculaires assistee par plasma d'azote. Nous avons optimise les premiers stades de la croissance de gan ou aln sur substrat al#2o#3 (0001). Le processus utilise consiste a nitrurer la surface du substrat a l'aide du plasma d'azote, afin de la transformer en aln, puis a faire croitre une couche tampon d'aln ou de gan a basse temperature, avant de reprendre la croissance de gan ou aln a haute temperature (680 a 750c). Nous avons en particulier etudie les proprietes d'une couche de gan en fonction de la temperature a laquelle est realisee l'etape de nitruration. Lorsque les conditions de demarrage de la croissance sont optimisees, nous avons pu observer des oscillations de rheed pendant la croissance de la couche de gan. Nous avons etudie l'effet du rapport v/iii sur la morphologie de surface et les proprietes optiques et structurales de cette couche. Nous avons propose l'utilisation de l'indium en tant que surfactant pour ameliorer ces proprietes. Nous avons ensuite aborde la realisation de superreseaux gan/aln dont nous avons optimise les interfaces. Les mecanismes de relaxation des contraintes de aln sur gan et gan sur aln ont ete etudies. Nous avons egalement elabore les alliages algan et ingan, comme barrieres quantiques dans les heterostructures. Nous avons montre que la relaxation elastique des contraintes de gan en epitaxie sur aln donne lieu a la formation d'ilots de tailles nanometriques, qui se comportent comme des boites quantiques. Leur densite et leur taille dependent de la temperature de croissance, et des conditions de murissement apres croissance. Les proprietes optiques de ces ilots sont gouvernees a la fois par les effets de confinement quantique et par le fort champ piezo-electrique induit par la contrainte dans les ilots.


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  • Détails : 165 P.
  • Annexes : 218 REF.

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