Growth and strain relaxation mechanisms of group III nitride heterostructures

par Hans Christoph Adelmann

Thèse de doctorat en Physique

Sous la direction de Bruno Daudin.

Soutenue en 2002

à l'Université Joseph Fourier (Grenoble) .

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  • Résumé

    Ce travail a porté sur les mécanismes de croissance épitaxiale et de relaxation de contrainte d'hétérostructures de nitrures d'éléments III, GaN et AIN, en épitaxie par jets moléculaires assistée par plasma d'azote. Nous avons étudié les structures de la surface (0001) de GaN et d'AIN en conditions d'excès de métal. Nous avons montré que la quantité de Ga absorbée sur GaN peur être évaluée par RHEED. Cette méthode a été appliquée à l'absorption de Ga et à la croissance de GaN en conditions riche Ga. Dans les deux cas, les résultats ont permis de tracer un diagramme qui décrit la quantité de Ga présente sur GaN en fonction du flux de Ga et de la température de croissance. Les morphologies de surface obtenues après la croissance de GaN dans les différentes parties du diagramme sont discutées. Nous avons ensuite abordé la relaxation des contraintes d'hétérostructures GaN/AIN. En conditions d'excès d'azote, la relaxation se produit de façon élastique, soit par la formation d'îlots plats à basse température, soit par la formation d'îlots pyramidaux selon le mode Stranski-Krastanow à haute température. En conditions d'excès de métal, la croissance est bidimensionnelle et la relaxation se produit par introduction de dislocations. Nous avons démontré que l'épaisseur critique de cette relaxation plastique dépend fortement des conditions de croissance. L'étude de la nucléation d'îlots de GaN sur AIN en mode Stranski-Krastanowa permis de contrôler leur taille et leur densité. Ces deux paramètres peuvent être variés de façon indépendante dans une large gamme de valeurs. Nous avons trouvé que l'optimisation de la distribution de taille des îlots est compliquée par une distribution bimodale à haute température. Finalement, nous avons étudié l'adsorption de Ga sur les surfaces (0001) d'AIN et d'AlGaN. Ceci a permis de démontrer la faisabilité d'épitaxie en flux alternés de GaN sur AIN et AlGaN.


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Informations

  • Détails : vi, 258 p.
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Notes bibliogr.

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  • Bibliothèque : Service interétablissements de Documentation (Saint-Martin d'Hères, Isère). Bibliothèque universitaire de Sciences.
  • Non disponible pour le PEB
  • Cote : TS02/GRE1/0039
  • Bibliothèque : Service interétablissements de Documentation (Saint-Martin d'Hères, Isère). Bibliothèque universitaire de Sciences.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : TS02/GRE1/0039/D
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