Etude de la diffusion de l'hydrogène et des interactions hydrogène accepteur dans gaas de type p

Study of hydrogen diffusion and hydrogen-acceptor interaction in p-type gaas

• Auteur / Autrice : Rania Rahbi
• Direction : Jacques Chevallier
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique appliquée
• Date : Soutenance en 1991
• Etablissement(s) : Paris 7

Mots clés

Mots clés contrôlés

Neutralisation (chimie)

Guides d'ondes

Arséniure de gallium

Hydrogène

Résumé

L'exposition de semi-conducteurs gaas de type p à un plasma radio fréquence d'hydrogène entraîne une diffusion d'hydrogène dans le matériau. L'analyse qualitative des profils de diffusion du deutérium conduit à la conclusion que l'hydrogène diffuse relativement librement dans les matériaux peu dopés et interagit fortement avec les accepteurs lorsque le taux de dopage est élevé. Ceci est valable aussi bien pour les accepteurs de la colonne 2 que pour ceux de la colonne 4. La diffusion de l'hydrogène dans les matériaux gaas dopés zinc, silicium et germanium entraîne une diminution de la concentration de trous libres et une augmentation de leur mobilité. Cette augmentation est le signe d'une neutralisation des accepteurs actifs par transformation de ces accepteurs en entités neutres. Le modèle proposé décrit ces entités neutres comme des complexes hydrogène dopants. Cet effet de neutralisation persiste lors de recuits thermiques jusqu'à des températures critiques dépendant de la nature de l'accepteur. La neutralisation la plus stable est obtenue dans le cas de gaas dope carbone. Par spectroscopie d'absorption infrarouge, nous avons mis en évidence des raies d'absorption associées au mode de vibration de l'hydrogène lie présent dans les complexes hydrogène accepteur. Nous avons montré que la structure microscopique des complexes dépendait du site de l'accepteur dans le réseau. Compte tenu que l'hydrogène diffusé sous une forme chargée positive, nous avons supposé que l'hydrogène introduisait un niveau donneur dans la bande interdite de gaas de type p et que le proton subissait des phénomènes de piégeages et de dé piégeages au cours de sa diffusion. A partir d'un modèle qui utilise ces hypothèses nous avons modélisé les profils de diffusion du deutérium dans gaas dope zinc. Nous avons montré, pour la première fois, que l'effet de neutralisation des accepteurs par l'hydrogène pouvait être utilisé pour réaliser des guides d'ondes optiques à base de gaas hydrogène. Les caractéristiques de ces guides d'ondes sont tout à fait encourageantes