Croissance métamorphique par épitaxie par jets moléculaires et caractérisations physiques pour transistor bipolaire à hétérojonction InP/InGaAs sur GaAs

par Éric Lefebvre

Thèse de doctorat en Sciences des matériaux

Sous la direction de Francis Mollot.

Soutenue en 2005

à Lille 1 .

mots clés

• Métamorphisme (semiconducteurs)
• Couche tampon
• Épitaxie par faisceaux moléculaires
• Transistors bipolaires
• Hétérostructures
• Arséniure de gallium
• Phosphure d'indium
• Couches minces semiconductrices -- Croissance
• Dislocations dans les semiconducteurs
• Semiconducteurs -- Dopage
• Béryllium

Résumé

Les Transistors Bipolaires à Hétérojonction fonctionnent à hautes fréquences sous des tensions d'environ 5V, en particulier dans le système de matériaux InP/InGaAs. Il est souhaitable d'obtenir ces performances non pas sur InP mais sur GaAs, substrat plus robuste, disponible en taille supérieure et préféré en industrie. Un buffer métamorphique GaAs → InP est alors requis pour relaxer la contrainte due au désaccord de paramètre de maille. Cette thèse porte sur la croissance par Epitaxle par Jets Moléculaires pour de tels buffers et pour des TBH InP/lnGaAs à base fortement dopée au béryllium. Les buffers sont évalués via un protocole expérimental dédié au TBH, associant des caractérisations "matériaux" (photoluminescence, Double Diffraction des rayons X, microscopies optique et à force atomique AFM) et électriques (diodes métamorphiques). Nous comparons ainsi les deux processus de relaxation possibles: avec introduction progressive de la contrainte sur buffer graduel In(Ga)AIAs, abrupte sur buffer uniforme InP. Le rôle de la cinétique des adatomes III en front de croissance sur le processus graduel est démontré. Les performances des TBH métamorphiques InP/InGaAs épitaxiés sur GaAs via un buffer graduel InGaAIAs sont au final proches de celles des TBH de référence sur InP.

Titre traduit

Metamorphic growth by molecular beam epitaxy and physical characterizations for InP/InGaAs heterojunctiion bipolar transistor on GaAs

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