Étude physique des pseudo-substrats pour l’optimisation de l’hétéroépitaxie des couches du nitrure III-V

by Richard Nader

Doctoral thesis in Milieux denses et matériaux

Under the supervision of Pierre Masri.

defended on 2009

in Montpellier 2 .

  • Alternative Title

    Physical study of pseudo-substrates for optimization of the III-V nitride layers Heteroepitaxy


  • Abstract

    The Silicon carbide has been viewed as a very good substrate for the electronic devices based on III-nitride group. The main objective of this work is to find the perfect conditions of the pseudo-substrate preparation for the growth of aluminium nitride layers by Solid Source Molecular Beam Epitaxy (SSMBE). This thesis is divided into two essential groups. The first one consists on the study of SiC/Ge/Si heterostructure in terms of crystalline quality, polytypes formation, stress-strain variation, surface morphology comportment and the SiC layer thicknesses versus the Ge amount predeposited before the carbonization process. The second one consists on the study of the grown AlN layers on such pseudo-substrate. The Ge amount predeposited at the substrate surface acts as a buffer layer at the heterostructure interface which leads to: (i) reduce the surface roughness values, (ii) reduce the upper-layer stress, (iii) unify the polytype formation, (iv) limit the void presence at the heterostructure interface and (v) reduce the SiC upper-layer thickness. To get the best values in term of the discussed properties, the optimal Ge amount had to be 1ML at the pseudo-substrate. The 3C-SiC polytypes structure was used for the growth of 2H-AlN layer. In the second part we have concluded that Ge presence: (i) increases the grain's size of AlN layer, (ii) unites the orientation of these grains, (iii) reduces the surface morphology, (iv) improves the crystalline quality and (v) reduces the strain in this layer.


  • Abstract

    Le Carbure de silicium a été vu comme un bon substrat pour les dispositifs électroniques basés sur les groupes de III-nitrure. L'objectif de ce travail est de trouver les conditions parfaites pour préparer un pseudo-substrat convenable pour la croissance des couches de nitrure d'aluminium par épitaxie à jet moléculaire. Cette thèse est conçue en deux groupes essentiels: le premier consiste à l'étude de l'hétérostructure SiC/Ge/Si en termes de la qualité cristalline, la formation des polytypes, la contrainte variation, la morphologie de la surface et le comportement des épaisseurs de la couche du carbure de silicium par rapport à la quantité de Ge déposé avant le processus de carbonisation. La seconde partie est réservée à l'étude des couches AlN cultivées sur ces pseudo-substrats. Le montant de Ge déposé à la surface du substrat agit comme une couche tampon à l'interface hétérostructure qui conduit à: (i) réduire les valeurs de la rugosité de la surface, (ii) réduire la contrainte de la couche supérieure (iii) contrôler la formation du polytype (iv) diminuer la présence des trous à l'interface de l'hétérostructure et (v) réduire l'épaisseur de la couche SiC. Pour obtenir la meilleure valeur en termes des propriétés discutées, l'optimal montant de Ge déposé à l'interface de l' hétérostructure a été de 1ML. La structure 3C-SiC a été utilisée pour élaborer des couches 2H-AlN. Dans la deuxième partie, nous avons conclu que la présence du Ge: (i) augmente la taille des grains de la couche d'AlN, (ii) unifie l'orientation de ces grains, (iii) réduit la morphologie de la surface, (iv) améliore la qualité cristalline et (v) permet de réduire la tension dans cette couche.

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Informations

  • Details : 1 vol. (121 p.)
  • Annexes : Bibliogr. p. 102-103. Annexes

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  • Library : Bibliothèque interuniversitaire. Section Sciences.
  • Available for PEB
  • Odds : TS 2009.MON-258
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