Les mécanismes de formation des hétérostructures et polytypes dans des nanofils III-V
Auteur / Autrice : | Giacomo Priante |
Direction : | Frank Glas, Jean-Christophe Harmand |
Type : | Thèse de doctorat |
Discipline(s) : | Physique |
Date : | Soutenance le 21/10/2016 |
Etablissement(s) : | Paris 6 |
Ecole(s) doctorale(s) : | École doctorale Physique et chimie des matériaux (Paris ; 2000-....) |
Partenaire(s) de recherche : | Laboratoire : Centre de nanosciences et de nanotechnologies (Palaiseau, Essonne ; 2016-....) |
Jury : | Examinateurs / Examinatrices : Vladimir Dubrovskii, Jean-Noël Aqua, Sébastien Plissard |
Rapporteurs / Rapporteuses : Lucia Sorba, Joël Cibert |
Mots clés
Mots clés contrôlés
Mots clés libres
Résumé
Ce travail examine des nanofils III-V synthétisés en mode vapeur-liquide-solide, une goutte liquide catalysant la croissance unidimensionnelle. En conjuguant expériences d’épitaxie par jets moléculaires, caractérisations structurales et analyses théoriques, j'étudie et clarifie plusieurs questions cruciales. L’une d'elles est le contrôle de la phase cristalline, qui s’avère souvent un mélange de segments cubiques et hexagonaux. Au moyen d’une analyse probabiliste de la séquence d'empilement de nanofils d’InP, je montre que la sélection de phase est déterminée non seulement par les conditions de croissance mais aussi par des interactions entre monocouches. Je souligne et discute le rôle de l'énergie de bord du germe qui médie la formation de chaque monocouche. On sait par ailleurs que le caractère abrupt des interfaces dans les hétérostructures axiales est limité par l’accumulation de matière dans la goutte (effet réservoir). J'étudie la formation de telles hétérostructures dans des nanofils de GaAs auto-catalysés en utilisant un second élément des groupes V (P) ou III (Al). Les profils compositionnels des insertions ternaires sont analysés à la résolution atomique. Les interfaces se révèlent soit plus larges (GaAsP) soit plus étroites (AlGaAs) qu’attendu et la morphologie du front de croissance dépend de la supersaturation. Je montre que, dans les deux cas, la largeur d’interface peut être réduite à quelques monocouches et je suggère d’autres améliorations. Enfin, je présente mes tentatives pour réaliser des nanofils ultraminces de GaAs et GaP et je discute du contrôle de la croissance à l’échelle d’une monocouche par réduction du caractère stochastique de la nucléation.