Etude des modes de croissance et des mécanismes de relaxation de couches InxGa1-xAs (x < 0,53) contraintes en tension sur InP : Application dans la réalisation d'hétérostructures pour composants optoélectroniques

GROWTH MODE AND RELAXATION MECHANISMS OF InxGa1-xAs (X < 0,53) TENSILE STRAINED LAYERS ON INP SUBSTRATE : APPLICATION FOR THE REALISATION OF HETEROSTRUCTURES FOR OPTOELECTRONIC DEVICES

• Auteur / Autrice : Thierry Venet
• Direction : Michel Gendry
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences. Dispositifs de l'électronique intégrée
• Date : Soutenance en 1998
• Etablissement(s) : Ecully, Ecole centrale de Lyon
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : CEGELY - Centre de génie électrique de Lyon (Rhône1992-2007)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Dispositifs optoélectroniques

Épitaxie par faisceaux moléculaires

Semiconducteurs

Résumé

NOUS AVONS ETUDIE LA CROISSANCE PAR EPITAXIE PAR JETS MOLECULAIRES DE COUCHES D'InxGa1-xAs (0 < X < 0,53) CONTRAINTES EN TENSION SUR INP EN NOUS FIXANT DEUX OBJECTIFS. LE PREMIER A ETE D'ETUDIER LES MODES DE RELAXATION (MODES DE CROISSANCE ET MECANISMES DE RELAXATION) EN FONCTION DE LA VALEUR DU DESACCORD DE MAILLE AVEC INP (MAXIMUM A 3,82% POUR GAAS). LES MODES DE RELAXATION SONT DECRITS SUR LA BASE D'UNE ETUDE CONJUGUEE DE DIFFRACTION RHEED, DE MICROSCOPIE AFM ET DE MICROSCOPIE TEM. TROIS MODES DE RELAXATION TYPE ONT ETE MIS EN EVIDENCE, QUI SONT RESPECTIVEMENT GOUVERNES PAR LA RELAXATION PLASTIQUE, LA RELAXATION ELASTIQUE PAR FACETTAGE ET LA RELAXATION ELASTIQUE PAR UN MODE DE CROISSANCE 3D A TROUS. ENSUITE, POUR UNE COMPOSITION DONNEE (In0,3 Ga0,7As), CORRESPONDANT A UN DESACCORD DE MAILLE INTERMEDIAIRE (~1,6%), NOUS AVONS MONTRE QUE LES TROIS TYPES DE MODES DE RELAXATION POUVAIENT ETRE RENCONTRES EN FONCTION DES CONDITIONS DE CROISSANCE (TEMPERATURE DE CROISSANCE, RAPPORT V/III ET VITESSE DE CROISSANCE). ENFIN, NOUS AVONS MONTRE QUE CES COUCHES D'INGaAs CONTRAINTES EN TENSION ETAIENT NATURELLEMENT PLUS RUGUEUSES ET DONC PLUS DELICATES A EPITAXIER QUE LEURS EQUIVALENTES CONTRAINTES EN COMPRESSION (0,53 < X < 1). LES MODELES A L'EQUILIBRE PERMETTANT DE PREDIRE LA STABILITE MECANIQUE D'HETEROSTRUCTURES CONTRAINTES DIVERSES (SIMPLE COUCHE, SIMPLE PUITS QUANTIQUE, MULTI-PUITS QUANTIQUES, PUITS A COMPENSATION DE CONTRAINTES) SONT RAPPELES. LE DEUXIEME OBJECTIF A ETE DE RECHERCHER LES CONDITIONS DE CROISSANCE D'HETEROSTRUCTURES POUR COMPOSANTS OPTOELECTRONIQUES METTANT EN JEU UNE OU PLUSIEURS COUCHES CONTRAINTES D'In0,3 Ga0,7As. LE COMPOSANT PRINCIPALEMENT VISE EST UN MODULATEUR ELECTRO-OPTIQUE FONCTIONNANT A 1,55µm ET EXPLOITANT UNE TRANSITION DE TYPE II A L'INTERFACE In0,3 Ga0,7As/In0,53 Ga0,47As. APRES L'ADAPTATION DES CONDITIONS DE CROISSANCE ET LE CHOIX D'UN DESIGN MECANIQUE, UNE HETEROSTRUCTURE A 5 PUITS QUANTIQUES CONTRAINTS A MONTRE LE DECALAGE ATTENDU VERS LES HAUTES ENERGIES DU SEUIL D'ABSORBTION SOUS L'EFFET D'UN CHAMP ELECTRIQUE.