Contribution a l'etude de l'hydrogene dans les semiconducteurs ii-vi et iii-v par spectroscopie infrarouge

par ALEXANDRE LEBKIRI

Thèse de doctorat en Physique

Sous la direction de BERNARD CLERJAUD.

Soutenue en 1998

à Paris 7 .

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  • Résumé

    L'hydrogene est le contaminant le plus important des semi-conducteurs elabores a partir des precurseurs organo-metalliques. Il est maintenant bien connu qu'un des roles de l'hydrogene est de neutraliser les accepteurs, c'est a dire de former des complexes electriquement inactifs avec l'accepteur. La spectroscopie infrarouge permet l'observation de modes localises de vibration associes a ces complexes ; elle donne d'une part une signature de l'interaction entre l'hydrogene et un autre atome du cristal et permet d'autre part d'acceder a la structure microscopique du complexe. Nous nous sommes alors interesses a la reactivation des accepteurs neutralises par l'hydrogene dans le cas de cdte dope arsenic elabore par epitaxie a sources organo-metalliques en phase vapeur. Apres avoir mis en evidence la neutralisation de l'arsenic par l'hydrogene nous avons montre qu'il etait possible de dissocier les paires as-h et de reactiver partiellement les accepteurs par un recuit rapide de l'ordre de 5 secondes a une temperature d'environ 450c. On observe donc une augmentation notable de la concentration de trous limitee cependant a 2. 10#1#7cm#-#3 et ce, meme si la concentration d'arsenic est superieure a cette concentration. Le nitrure de gallium est aujourd'hui un materiau tres prise pour la realisation d'emetteurs de lumiere bleue. L'epitaxie a sources organo-metalliques en phase vapeur est la technique de croissance la plus repandue pour l'obtenir. Les experiences spectroscopiques sur gan sont assez difficiles a cause des substrats utilises et des fortes contraintes qu'ils induisent dans les couches. C'est pourquoi, dans l'optique de comprendre les phenomenes d'interactions entre l'azote et l'hydrogene, notre premiere approche a ete l'etude de materiaux plus traditionnels gap et gaas dopes azote. Nous avons montre que, dans gaas comme dans gap, l'azote et l'hydrogene se complexent, chaque complexe contenant deux atomes d'hydrogene et etant, au moins dans gap, electriquement actif. C'est la premiere fois qu'un tel comportement est observe. Des resultats ont egalement ete obtenus sur gan dope magnesium et montrent la presence d'un mode localise de vibration associe au complexe magnesium-hydrogene. Ce complexe est electriquement inactif et met en evidence la neutralisation de l'accepteur magnesium par l'hydrogene. La correlation entre la disparition du mode et la concentration de trous libres apres recuit a 800c montre bien le role neutralisant de l'hydrogene vis a vis du magnesium. Des resultats concernant la structure du complexe sont egalement presentes.


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Informations

  • Détails : 143 P.
  • Annexes : 140 REF.

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  • Bibliothèque : Université Paris Diderot - Paris 7. Service commun de la documentation. Bibliothèque Universitaire des Grands Moulins.
  • Accessible pour le PEB
  • Cote : TS1998
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