Réalisation et étude de nouveaux microcapteurs magnétiques a hétérostructures pseudomorphiques à base d'InP

par Sylvie Del Medico

Thèse de doctorat en Dispositifs de l'électronique intégrée

Sous la direction de Gérard Guillot.

Soutenue en 1996

à Lyon, INSA , dans le cadre de École doctorale Électronique, électrotechnique, automatique (Lyon) , en partenariat avec LPM - Laboratoire de Physique de la Matière (laboratoire) .

mots clés

• Semiconducteurs
• Microcapteurs
• Champs magnétiques

Résumé

Ce travail a consisté à optimiser, réaliser et étudier des nouveaux microcapteurs magnétiques à hétérostructures pseudomorphiques sur substrat InP. La configuration de la structure a été optimisée grâce à un programme de simulation de la structure de bande par résolution des équations de Poisson et Schrödinger. Ceci nous a permis de mieux comprendre l'influence du design de l'hétérostructure sur ses propriétés électroniques. Nous avons d'autre part amélioré les motifs géométriques des capteurs. Nous avons simulé les lignes de courant et la répartition du potentiel dans les capteurs en utilisant un logiciel de calcul par éléments finis. Nous avons étudié l'influence de désalignements géométriques sur la valeur de la tension de décalage. Nous avons optimisé les étapes de fabrication des capteurs. Grâce à ces différentes optimisations, nous avons réalisé des microcapteurs magnétiques présentant de très bonnes caractéristiques métrologiques. Dans le système InGaAs/InAlAs, des sensibilités en courant élevées avec des faibles coefficients de température ont été obtenus. Grâce à la mobilité élevée des structures à gaz d'électrons bidimensionnel, la sensibilité en tension est également importante et varie peu avec la température. Tous les capteurs sont linéaires en fonction de la tension d'entrée, du courant d'injection ou du champ magnétique. Ils présentent également de faibles tensions de décalage et permettent de détecter des champs magnétiques très faibles. Nous avons montré que l'utilisation d'une structure à dopage planaire et avec une large barrière permet de diminuer encore la valeur de la dérive en température lorsque le capteur fonctionne en courant. Ces performances représentent les meilleurs résultats publiés à ce jour dans le système inGaAs/InAIAs/InP et elles se rapprochent beaucoup de celles obtenues dans le système InGaAs/AlGaAs/GaAs. Pour compléter cette étude, nous avons également réalisé des capteurs dans lle système InGaAs/InP qui présentent de bons résultats concernant les sensibilités, les linéarités et le bruit.

Titre traduit

= Realization and investigation of new pseudomorphic heterostructures magnetic microsensors based on InP system

Résumé

In this work, we have optimized, realized and investigated new pseudomorphic heterostructures magnetic microsensors on InP substrate. To understand better the influence of the heterostructure design on its electronic properties, a model involving the self-consistent solution of Schrödinger and Poisson equations has been developed. The current lines and the potential distribution in the devices were simulated using a finite element method. The fabrication steps of the sensors were optimized too. Due to these optimizations, magnetic sensors have been fabricated. They present excellent metrological characteristics: high sensitivities, low thermal drift, good linearities as a fonction of input current, input voltage and magnetic field. They also show good magnetic resolutions and weak offset voltage. These characteristics are at the state of the art of the InGaAs/InAlAs/lnP magnetic sensors. To complete this study, we have also realized InGaAs/lnP magnetic sensors which exhibit good results with regards to sensitivities, linearities and noise.