Spectroscopie optique de couches massives de gan et d'heterostructures (in,ga)n/gan

par LAURE SIOZADE

Thèse de doctorat en Physique

Sous la direction de Joël Leymarie.

Soutenue en 2000

à Clermont-Ferrand 2 .

mots clés

Résumé

Ce memoire a trait a l'analyse experimentale et theorique des proprietes optiques et electroniques de materiaux semi-conducteurs nitrures a base d'elements iii. Les proprietes optiques de couches massives de gan epitaxiees sur substrat saphir ont ete etudiees. La spectroscopie de reflectivite associee a une modelisation des polaritons dans une approche non locale a permis d'analyser les effets de la contrainte et de la temperature sur les structures excitoniques de gan : calibration de l'etat de contrainte residuelle des couches, determination des parametres d'interaction exciton-phonon et des forces d'oscillateurs. L'utilisation combinee d'experiences de reflectivite et d'ellipsometrie a conduit a la determination de la variation de l'indice optique de gan en fonction de la longueur d'onde entre 4 k et 300 k. L'etude des proprietes d'absorption et d'emission d'heterostructures (in, ga)n/gan elaborees par epitaxie par jets moleculaires sur une structure gan massif/ saphir a pu etre menee grace a l'utilisation de deux techniques spectroscopiques : l'absorption optique detectee thermiquement (aodt) et la photoluminescence (pl). Tous les spectres experimentaux etant structures par des oscillations attribuees aux interferences dans la couche massive de gan, une procedure a ete developpee afin d'eliminer ces oscillations sur les spectres de pl en vue d'ameliorer l'analyse spectroscopique. Un modele d'absorption a egalement ete elabore en vue d'ajuster les spectres d'aodt et de determiner les coefficients d'absorption ainsi que les energies de transitions. Le parametre de courbure relatif a l'energie de bande interdite de l'alliage contraint a donc pu etre deduit. La confrontation des resultats d'aodt et de pl obtenus sur des structures bidimensionnelles d'epaisseurs variables a permis de confirmer et mesurer un decalage de stokes important dont l'origine est attribuee a l'effet d'un champ interne important et/ou au processus de localisation des porteurs.

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