Croissances d'heterostructures a base de si et de ge epitaxiees par jets moleculaires : role de la contrainte sur les diffusions de surface et les morphologies

par DIDIER DEWTEL

Thèse de doctorat en Physique

Sous la direction de Lucien Kubler.

Soutenue en 1999

à Mulhouse .

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  • Résumé

    Nous avons fait croitre un ensemble d'heterostructures a base de si et de ge epitaxiees par jets moleculaires (mbe) a partir de sources solides dans un domaine de temperatures essentiellement compris entre 400 et 500c. Elles sont caracterisees principalement en cours de croissance par rheed (cliches de diffraction, oscillations d'intensites, parametre de maille dans le plan de croissance a#/#/) et moins systematiquement par microscopie electronique a haute resolution, afm et diffraction de photoelectrons. Dans un premier temps, les croissances compressives de ge ou d'alliages si#1##xge#x sur si(001) dans le domaine de formation des ilots huttes facettes 105 ont ete examinees. Ces objets sont en effet des candidats averes pour la fabrication de nanostructures sous forme de boites quantiques auto-organisees. Nous avons obtenu des arrangements auto-assembles de tels ilots, de petite taille laterale (20-40 nm), de hauteur 4 nm et donc aptes au confinement quantique. Nous avons ensuite compare dans les memes conditions les croissances tensives de si ou de si#1##xge#x sur ge(001) pour lesquelles l'epaisseur critique d'apparition des ilots est beaucoup plus tardive et surtout beaucoup plus dependante des conditions cinetiques de croissance que dans le cas compressif. Nous en avons deduit les roles de la contrainte dans les diffusions de surface a l'origine des differences de morphologies. La reprise d'epitaxie de si sur les ilots huttes partiellement relaxes a egalement ete etudiee en fonction de la cinetique. Sur de telles surfaces inhomogenes soumises a de forts gradients de deformation, de fortes migrations orientees sont observees tant que les diffusions en sont pas bloquees cinetiquement. Elles consistent en un non-mouillage du haut des ilots par le si, et eventuellement suivant les conditions, a une participation du ge dans un phenomene general de lissage de la surface par segregation laterale. Tous ces mecanismes migratoires ont des roles drastiques dans la forme finale des ilots encapsules et de celle de la couche d'alliage interfaciale formee. Ils sont egalement essentiels pour la propagation des champs de deformations determinants pour l'auto-organisation des boites quantiques dans des super-reseaux alternant si et ge.


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Informations

  • Détails : 250 P.
  • Annexes : 160 REF.

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  • Bibliothèque : Université de Haute-Alsace (Mulhouse). Service Commun de Documentation. Section Sciences et Techniques.
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