Elaboration par MOVPE des nouveaux matériaux B (Ga, Al) N pour les applications dans l'ultra violet et l'électronique de puissance

par Simon Gautier

Thèse de doctorat en Physique

Sous la direction de Abdallah Ougazzaden.

Soutenue en 2007

à Metz .


  • Résumé

    Le développement des matériaux semi-conducteurs émettant dans les très courtes longueurs d’onde permettra de réaliser des sources optiques compactes et performantes qui visent des applications telles que la nano-lithographie, le biomédical, la décontamination ou le stockage optique à haute densité. Les matériaux nitrures AlGaN et InAlGaN sont bien connus pour cette gamme de longueur d’onde, mais le manque de substrat en accord de maille rend leur croissance trés difficile. Les nouveaux matériaux ternaires et quaternaires à grand gap à base de bore et de nitrure de gallium (BGaN et BAlGaN) apportent la possibilité de réaliser l’accord de maille sur substrat de nitrure d’aluminium (AlN) et carbure de silicium (SiC) tout en émettant dans la gamme spectrale de l’ultraviolet (190-340nm). La première partie de la thèse a porté sur la reconfiguration du réacteur d’épitaxie en phase vapeur aux organométalliques (technique MOVPE) pour le rendre compatible avec la croissance à haute température des matériaux nitrures à grand gap. Dans un deuxième temps, l’incorporation du bore dans le matériau GaN à et´étudiée et une composition maximale de 3,6 % de bore à et à obtenue. La mise en oeuvre de structures à couches alternées de BGaN et GaN a permis de stabiliser l’alliage BGaN jusqu’à une composition de 5% de bore. La croissance sur substrat AlN a permis de déterminer les caractéristiques électriques et optiques de BGaN. La technique de croissance de structures multicouches (super réseaux) à et d'appliquée à l'élaboration du matériau BAlGaN sous la forme d’un pseudo-alliage avec lequel un premier test de structure transistor FET a pu être mené

  • Titre traduit

    MOVPE growth of B (Al, Ga) N new materials for deep UV optoelectronics and high power microelectronics


  • Résumé

    The development of wide band gap semiconductors offers new possibilities of applications in optoelectronics as well as in hyperfrequency domains. The last decade has shown the first LEDs in blue and white colors, as well as compact optical lasers sources for different applications such as high density optical storage, biomedical, purification, surface treatments, nano-lithography. The structures of these devices are currently fabricated from AlGaN and InGaN nitride materials on sapphire or SiC substrate with high lattice mismatch which makes their growth very difficult and threats the reliability of the final devices. Recently novel class of materials based on (B)AlGaN have been reported. These new alloys have similar characteristics than those of InGaN and AlGaN materials with the advantage to be lattice matched on SiC and AlN substrates. BAlGaN with lattice matching exhibits emitting wavelength in the range of 340nm to 190nm. The first part of the work consisted in the reconfiguration of the MOVPE reactor in order to achieve high temperature nitride materials growth. In a second time we explored boron incorporation in simple BGaN layers grown on GaN up to 3. 6%. By using alternatively grown GaN and BGaN layers structures, the alloy was stabilized with a composition of 5% of boron. BGaN grown on AlN template substrates allowed to examine optical and electrical properties. Super lattices considered as pseudo alloys were also use to elaborate the quaternary BAlGaN with witch a first FET structure was made

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Informations

  • Détails : 1 vol. (XIV-147 p.)
  • Annexes : Bibliogr. p. 137-147

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