Croissance de boîtes quantiques GaN/AIN auto-organisées par épitaxie par jets moléculaires assistée par plasma

par Noëlle Gogneau

Thèse de doctorat en Physique

Sous la direction de Bruno Daudin.

Soutenue en 2004

à l'Université Joseph Fourier (Grenoble ; 1971-2015) .

mots clés

Résumé

Ce travail porte sur l'étude des propriétés quantiques GaN/AIN synthétisées par épitaxie par jets moléculaires assistée par plasma. Nous développons une technique de croissance des boîtes quantiques qui utilise l'effet surfactant du gallium : la méthode Stranski-Krastanov Modifiée. Quelle que soit la polarité du système, la densité des îlots peut être contrôlée. La taille des boi^tes quantiques est déterminée soit par l'énergie élastique de la couche (polarité métal) soit par la cinétique de croissance (polarité azote). La corrélation verticale des boi^tes quantiques conduit à une homogénéisation de leur distribution et à un red-shift de leur émission qui est attribué au champ électrique des îlots. Enfin, les effets d'encapsulation sur les propriétés structurales des boîtes quantiques de GaN sont mis en évidence. Nous observons une diminution de leur taille qui est attribuée à un échange entre les atomes de Ga et les atomes d'AI de la barrière.

Titre traduit

Growth of self-assembled GaN/AIN quantum dots by plasma-assisted molecular beam epitaxy

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Résumé

This work reports on growth and properties of self-assembled GaN/AIN quantum dots grown by plasma-assisted molecular beam epitaxy. We have developed a procedure to grow quantum dots, which use the Ga-self-surfactant effect : the Modified Stanski-Krastanow growth mode. This method enables a better control of this island density, whatever the polarity of the system. The quantum dot size is determined either by the elastic energy contained into the layer (metal polarity) or by the growth kinetics (nitrogen polarity). The vertical correlation of quantum dots leads to a homogeneization of the island distribution and a red-shift of the luminescence line, which is attributed to the evolution of the electric field within the dots. Finally, we have analysed the effect of AIN overgrowth on the structural properties of GaN quantum dots. We observe an isotropic reduction of the island size, which is attributed to a exchange mechanism between Ga atoms in the dots and AI atoms from the barrier.