Origine des fluctuations de luminescence dans les hétérojonctions GaIn1-xP/InP/InP(n+)

par François Cleton

Thèse de doctorat en Sciences des matériaux

Sous la direction de Brigitte Sieber.

Soutenue en 1995

à Lille 1 .

mots clés

• Hétérostructures
• Luminescence
• Cathodoluminescence

Résumé

La cathodoluminescence et la microscopie électronique en transmission des hétérojonctions GaxIn1-xP/InP/InP(n+) nous ont permis d'étudier les mécanismes de relaxation relativement méconnus dans ce type de système. Les observations effectuées, confirment que la nucléation de macles suivant la direction 110 participe activement à la relaxation des couches épitaxiées en tension. L'accroissement de l'épaisseur de ces macles avec le taux de désadaptation entraîne une multiplication des phénomènes de glissement dévié et, par conséquent, la présence de nombreuses fautes d'empilement suivant la direction 110. Outre les macles et les fautes d'empilement, nous notons la présence de dislocations à l'interface. Dans le cas des structures faiblement désadaptées, celles-ci se présentent sous forme de réseaux bidimensionnels de dislocations parfaites 60 caractéristiques d'une croissance bidimensionnelle. Dans le cas des structures plus désadaptées, les réseaux sont composés de dislocations de type coin cisaillées par des dislocations parfaites 60. Cette configuration est plus conforme à une croissance tridimensionnelle caractéristique des systèmes en tension. Le substrat InP des structures étudiées étant fortement dope de type n, un important phénomène de recyclage de photons a pu être mis en évidence. Celui-ci conduit a une illumination de la couche épitaxiée par le substrat, des les faibles tensions d'accélération du faisceau d'électron. Outre quelques fluctuations de dopage, les dislocations d'interface apparaissent alors comme le principal régulateur de ce phénomène de recyclage et conduisent à de substantielles fluctuations spatiales de luminescence dans les différents échantillons. Les analyses par spectroscopie de cathodoluminescence révèlent que ces dislocations participent de façon efficace, tout comme les dislocations partielles des macles, à la relaxation plastique de ces couches.

Titre traduit

Origin of luminescence fluctuations in GaxIn1-xP/InP/InP(n+)

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