Elaboration des interfaces Ge/Si(111) et Ge/Si(100) par UHV-CTLCVD : caractérisation par ARUPS, XPD et LEED

Growth of Ge/Si(111) and Ge/Si(100) interfaces by UHV-CTLCVD. Characterization by ARUPS, XPD and LEED

• Auteur / Autrice : Sothachett Van
• Direction : Jean-Jacques Koulmann
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique
• Date : Soutenance en 1994
• Etablissement(s) : Mulhouse

Mots clés

Mots clés contrôlés

Épitaxie

Germanium

Silicium

Résumé

Le travail que nous présentons dans ce mémoire est centré sur l'élaboration des interfaces Ge/Si(111) et Ge/Si(100) par le dépôt chimique en phase vapeur à très basse pression (UHV-CTLCVD pour Ultra High Vacuum Chemical Vapor Deposition) utilisant le germane comme source gazeuse. Nous avons en premier lieu étudié les réactivités du germane (catalytiquement décomposé ou non) vis-à-vis des surfaces Si(111)7x7 et Si(100)2x1. Nous avons alors montré que la décomposition catalytique du germane est très intéressante, surtout pour la croissance de Ge à basses températures (<400°C). En particulier, dès la température ambiante, un dépôt appréciable de Ge a été possible, grâce à la chimisorption des espèces GeH, GeH2 et GeH3. Ces espèces précurseurs de l'adsorption ont été alors pour la première fois, identifiés par photoémission. Nous avons ensuite examiné l'évolution de la structure et de la morphologie des interfaces Ge/Si(111) et Ge/Si(100) élaborées par UHV-CTLCVD, en fonction de la température de croissance et de recuit. En particulier, pour une température de l'ordre de 400°C, les couches de Ge déposées présentent une bonne cristallinite, avec une reconstruction de surface 5x5 dans le cas de l'interface Ge/Si(111) et 2x1 dans le cas de l'interface Ge/Si(100). L'influence de l'hydrogène atomique sur les surfaces Si(111):Ge5x5, Si(111):Ge7x7 et Si(100):Ge2x1 a également été étudié. Les hétérostructures Si/Ge/Si(111) et Si/Ge/Si(100), préparées à basses températures (<400°C), présentent une assez bonne cristallinite. Cette élaboration, par notre technique de dépôt, a été possible grâce à la présence en surface de l'hydrogène atomique produit lors de la décomposition de la source gazeuse, l'hydrogène jouant le rôle de surfactant dans le processus de croissance. Par ailleurs, nous avons complété notre étude expérimentale par une étude théorique ou nous avons examiné les premiers stades d'adsorption de Ge sur Si(111)7x7 par la méthode de Hückel (EHT)