Realisation et etude de nanostructures de (ga)inas epitaxiees sur un substrat d'inp

par SYLVAIN FRECHENGUES

Thèse de doctorat en Physique

Sous la direction de Bertrand Lambert.

Soutenue en 1998

à Rennes, INSA .

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  • Résumé

    Nous nous sommes interesse a la croissance et aux proprietes de couches contraintes de (ga)inas relaxees elastiquement, pour des compositions en gallium comprises entre 0 et 20%, deposees sur un substrat inp oriente (001) et (113)b dans un bati d'epitaxie par jets moleculaires a sources gazeuses. Sur inp(001) la relaxation est progressive au cours de l'interruption de croissance qui suit la croissance bidimensionnelle. La photoluminescence a montre que la couche d'inas passe d'abord par une morphologie en plateaux de 2 a 8 mc d'epaisseur. Ces plateaux presentent l'interet de localiser les porteurs jusqu'a temperature ambiante et de limiter la diffusion laterale des porteurs, ce qui maintient une forte intensite de luminescence a temperature ambiante. Les plateaux d'inas sont equivalents a des puits 2d independants les uns des autres. Si on laisse evoluer les plateaux, (si ils ne sont pas tout de suite encapsules par une couche d'inp) apparaissent des ilots observes par microscopie electronique en transmission et microscopie a force atomique. Les ilots d'inas/inp sont plus gros, moins homogenes et en densite plus faible que pour le systeme inas/gaas avec lequel nous les avons compare. La mise au point d'une nouvelle technique de caracterisation nous a permis d'attribuer la largeur du pic de luminescence a la distribution des hauteurs des ilots. Lorsque la concentration en ga augmente (desaccord parametrique inferieur et epaisseur nominale plus importante), la morphologie des couches ternaires de (ga)inas evolue vers des fils d'orientation bien determinee. Nous avons interprete ces differents resultats a l'aide d'un modele energetique et decrit le phenomene de relaxation elastique. Pour favoriser la nucleation des ilots nous nous sommes alors interesses a l'orientation (113)b. Son attrait provient d'une moindre augmentation du terme d'energie de surface lors de la transition 2d-3d qui est alors favorisee. Nous avons obtenu des ilots d'inas de tailles inferieures et plus homogenes, presentant des facettes de bas indice. Leur densite est controlee par l'epaisseur nominale et peut atteindre des valeurs elevees pour lesquelles ils s'organisent dans le plan. Grace a une interruption de croissance sous flux de phosphore, nous avons ajuste la longueur d'onde d'emission de la photoluminescence a 1. 55 m, qui est utilisee pour les telecommunications par fibre optique.


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  • Détails : 164 P.
  • Annexes : 168 REF.

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