Etudes optiques de ZnO et des solutions solides Zn[1-x]MgxO et Zn[1-x]CdxO : conception de nanostructures et dopage de type p

Opticals studies properties of ZnO and solid solutions Zn[1-x]MgxO et Zn[1-x]CdxO : design of nanostructures and p-type doping

• Auteur / Autrice : Nadia Haneche
• Direction : Pierre Galtier, Alain Lusson
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique et sciences des matériaux
• Date : Soutenance en 2011
• Etablissement(s) : Versailles-St Quentin en Yvelines

Mots clés

Mots clés contrôlés

Puits quantiques

Matériaux nanostructurés

Optoélectronique

Semiconducteurs -- Dopage

Oxyde de zinc

Résumé

L’oxyde de zinc (ZnO) est un semi conducteurs à grand gap actuellement très étudié pour les applications en optoélectronique. Les verrous actuels pour ces applications sont liés à la conception de structures à puits quantiques, et surtout à la réalisation du dopage type p de ZnO. Dans cette perspective, nous avons étudié les propriétés optiques des couches élaborées par MOCVD principalement à l’aide de la photoluminescence (PL). Les alliages Zn1-xMgxO et Zn1-xCdxO ont montré de très bons taux d’incorporation du Mg et de Cd. Les hétérostructures à puits quantiques de ZnO/Zn1-XMgXO polaires, et non polaires (sans champ électrique interne), sont de bonne qualité optique et structurale. Concernant le dopage type p de ZnO, le dopage azote des fils est plus efficace avec le précurseur NH3. Les couches dopées antimoine sont fortement dopées. Par ailleurs, il semble que deux types d’accepteurs différents évoluent dans les couches réalisées sur substrat ZnO et saphir-R.

Zinc oxide (ZnO) is a wide band gap semiconductor, and receives actually a considerable attention for the realization of optoelectronics devices. The current problems for these applications are related to the growth of quantum well structures, but especially to the successful of the p-type doping of ZnO. From this point of view, we studied the optical properties of layers and nanowires prepared by MOCVD using mainly the photoluminescence spectroscopy (PL). MgxZN1-xO and the CdxZn1-xO alloys show a very good incorporation of Mg and Cd. ZnO/MgXZn1-XO quantum well heterostructures on polar, and non-polar orientations (without an internal electric field) are obtained with a good structural and optical quality. Regarding to the p-type doping of ZnO, nitrogen doping seems to be more efficient with the NH3 precursor. The antimony doped layers are heavily doped. Moreover, it seems that two types of acceptors are observed into the layers made on C-oriented ZnO and R-sapphire substrates.