Etude de la croissance de nanofils de Si Ge et caractérisation par microscopie à force atomique

par Alexis Potié

Thèse de doctorat en Sciences et technologie industrielles

Sous la direction de Thierry Baron et de Laurent Montès.

Soutenue le 05-01-2012

à Grenoble , dans le cadre de École doctorale électronique, électrotechnique, automatique, traitement du signal (Grenoble) , en partenariat avec Institut de la Microélectronique, Electromagnétisme et Photonique (équipe de recherche) .

Le président du jury était Anne Kaminski.

Le jury était composé de Thierry Baron, Laurent Montès, Dominique Mangelinck, Claude Gilbert, Claude Courlet, Francois-xavier Merrien.

Les rapporteurs étaient Georges Bremond, Daniel Bouchier, Vladimir e. Kravtsov.


  • Résumé

    Étude de la croissance de nanofils de SiGe par dépôt chimique en phase vapeur et caractérisation par microscopie à force atomique. Les nanofils semi-conducteurs constituent des briques de bases au potentiel prometteur pour l’amélioration des dispositifs du futur. D’autre part, l’alliage SiGe permet de contrôler les propriétés électroniques de la matière telles que les mobilités des porteurs et la largeur de bande. Dans le cadre de ce travail de thèse, nous étudions les mécanismes de croissance catalysée de nanofils de SiGe et développons des méthodes de caractérisation de nanofils par AFM.Dans un premier temps, la croissance par CVD de nanofils de SiGe est étudiée en utilisant l’or comme catalyseur. Nous étudions l’influence du HCl en phase gazeuse qui permet un contrôle de la croissance de nanofils de SiGe et modélisons son action.Dans un deuxième temps, nous étudions la croissance de nanofils SiGe catalysée par siliciures compatibles CMOS, et la croissance de nanofils de Ge pur à basse température. Nous nous intéressons également à l’élaboration d’hétérostructures.Enfin, nous étudions le module de Young de NF unique de Si, GaN et ZnO par AFM et une nouvelle méthode de génération de potentiel piézoélectrique sur NF de GaN a été développée.

  • Titre traduit

    Study of SiGe nanowires growth by chemical vapour deposition and characterization by atomic force microscopy.


  • Résumé

    Study of SiGe nanowires growth by chemical vapour deposition and characterization by atomic force microscopy.The use of semiconductor nanowires as building block for futur devices is a promising way of improving their performances. Moreover, \SiGe alloy is valuable for today’s microelectronics. In the present work, the catalyzed growth mechanisms of SiGe nanowires are studied and new methods for nanowire caracterisation using AFM are developped.First, gold catalyzed SiGe nanowire growth by CVD is studied. A better control of SiGe nanwires morphology and composition is then achieved by introducing HCl in the gas phase. A qualitative model based on our observations is proposed to explain the role of HCl.Second, we study the growth of SiGe nanowires using CMOS compatibles silicides, and pure Ge nanowires growth at low temperature. We also present the elaboration of heterostructured nanowire using different catalysts.Finally, single nanowire Young modulus is measured thanks to different AFM methods and a new approach for piezoelctric nanowire caracterisation using AFM is described.


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