Epitaxie par jets moléculaires assistée plasma de semiconducteurs nitrures du groupe III orientés (11-22)

par Lise Lahourcade

Thèse de doctorat en Optique et radiofréquences

Sous la direction de Eva Monroy.

Soutenue en 2009

à Grenoble, INPG .


  • Résumé

    Ce travail a porté sur la croissance par épitaxie par jets moléculaires de semiconducteurs nitrures semipolaires orientés (11-22) déposés sur des substrats de saphir m. L'orientation cristallographique (11-22) est obtenue lors du dépôt d'AlN en excès d'azote. Sur cette couche tampon d'AlN, des couches bidimensionnelles de GaN non dopé ou dopé Si sont obtenues dans des conditions riche Ga, avec un excès stabilisateur d'une monocouche de Ga. Au contraire, l'incorporation d'atomes de Mg inhibe la formation de la monocouche. Cependant, des couchées uniformément dopées p ont été obtenues. Des puits quantiques GaN/AlN ont été fabriqués en utilisant les conditions de croissance ci-dessus. La transition 2D-3D nécessaire à la formation de boîtes quantiques est observée lorsque le dépôt de GaN est suivi d'un arrêt sous vide. La réduction du champ électrique interne dans les nanostructures GaN/AlN est confirmée par le décalage vers le bleu de leurs spectres de photoluminescence et par les courts temps de déclin mesurés à basse température. Ces résultats sont cohérents avec les calculs théoriques de leur structure électronique.


  • Résumé

    This work reports on the molecular-beam epitaxial growth of (1122)-oriented semipolar nitride semiconductors using m-sapphire substrates. The (1122) crystallographic orientation is predefined by AlN deposition on m-sapphire under N excess. On top of this AlN buffer layer, undoped or Si-doped two-dimensional GaN(1122) films are formed under Ga-rich conditions, with a stabilized Ga-excess adlayer of about 1. 05±0. 10 ML. In contrast, Mg tends to segregate on the GaN surface, inhibiting the self-regulated Ga excess film. Nevertheless, uniform Mg incorporation can be obtained, and p-type conductivity was achieved. GaN/AlN quantum wells are synthesized by deposition of the binary compounds under the above-described conditions. In the case of GaN/AlN quantum dots, the three-dimensional transition is induced by a growth interruption under vacuum. The reduction of the internal electric field in GaN/AlN nanostructures is confirmed by the blue shift of the photoluminescence spectrum and by the short photoluminescence decay times measured at low temperature. These results are consistent with theoretical calculations of the electronic structure.

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Informations

  • Détails : 1 vol. ( 198 p.)
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr.157 réf.

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  • Bibliothèque : Service interétablissements de Documentation (Saint-Martin d'Hères, Isère). Bibliothèque universitaire de Sciences.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : TS09/INPG/0142/D
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  • Cote : TS09/INPG/0142
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