Etude électrique de type Capacité et Conductance en fonction de la tension de polarisation et de la fréquence et du Courant en fonction de la Température des structures à base de matériaux GaAs nitruré

Abstract

الملخص (بالعربية) :

جذبت مجموعة أشباه الموصلات من مجموعة النتريد المحظورة ذات النطاق الواسع اهتمامًا كبيرًا بسبب تطبيقاتها المحتملة في العديد من تقنيات الأجهزة الإلكترونية والإلكترونية الضوئية مثل: الأشعة فوق البنفسجية الزرقاء (UV) ، الثنائيات الباعثة للضوء (LED) ، الثنائيات الليزرية ، ارتفاع درجة الحرارة والأجهزة الإلكترونية عالية الطاقة. العمل المنجز في هذه الرسالة هو جزء من دراسة الهياكل القائمة على النتريد مثل GaN. تم تطوير هذا الأخير على ركائز GaAs. نيترة هذه المواد تجعل من الممكن تصنيع هياكل GaN / GaAs ، باستخدام مصدر تفريغ الإنارة المفرد. في الجزء الأول، درسنا الخصائص C (V) و) G (V لهياكل Au / GaN / GaAs و Au / GaAs كوظيفة تردد، وبالتالي للحصول على منحنيات حقيقية (C (V و (G(V لقد طبقنا تصحيحات للقضاء على تأثير مقاومة السلسلة. يتم الحصول على قيم Nss باستخدام طريقة مقارنة القدرات المسجلة بتردد عالٍ ومنخفض (CHF-CLF). هذا الأخير يأتي في حقيقة على أنه يسمح بتحديد خصائص عديدة للطبقة البينية. تؤكد النتائج التي تم الحصول عليها أن سلسلة المقاومة Rs وكثافة حالات الواجهة Nss تؤثر على السلوك الكهربائي للهياكل. في الجزء الثاني ، تم الاعتماد على دراسة درجة الحرارة للمعلمات الكهربائية لصمام ديود Au / GaN / GaAs باستخدام خصائص التيار الكهربائي I (V) في نطاق درجة الحرارة من K 80 إلى k 350. المعلمات الكهربائية مثل عامل المثالية n، تيار التشبع Is، ارتفاع الحاجز Φbn ومقاومة السلسلة Rs تعتمد بشدة على درجة الحرارة. وبالتالي ، فإننا نستخدم هذه المعلمات لإظهار عدم تجانس الحاجز وفقًا لنموذج ويرنر ، أي تحديد متوسط ارتفاع الحاجز والانحراف المعياري .

الكلمات المفتاحية : GaN, GaAs الهياكل النانوية ، ثنائيات شوتكي ، نيتريد

------------------------------------------ Résumé (en Français) :

Les semiconducteurs à large bande interdite de groupe des nitrures ont attiré un grand intérêt en raison de leurs applications potentielles dans diverses technologies de dispositifs électroniques et optoélectroniques telles que : ultraviolet bleu (UV), les diodes électroluminescentes (DEL), les diodes laser et les dispositifs électroniques à hautes températures et à hautes puissances. Le travail accompli dans cette thèse s’inscrit dans le cadre de l’étude des structures à base de nitrures tels que le GaN. Ce dernier est élaboré sur des substrats de GaAs. La nitruration de ces matériaux permet de fabriquer des structures GaN/GaAs, en utilisant une source de décharge luminescente singulière. Dans la première partie, nous avons étudié les caractéristiques C(V) et G(V) des structures Au/GaN/GaAs et Au/GaAs en fonction la fréquence. Ainsi, pour obtenir des courbes réelles (C-V) et (G-V), nous avons appliqué des corrections afin d’éliminer l’effet de la résistance série. Les valeurs de Nss sont obtenues en utilisant la méthode de comparaison des capacités relevées en haute et en basse fréquence (CHF-CLF). Cette dernière provient du fait qu'elle permet la détermination de nombreuses propriétés de la couche interfaciale. Les résultats obtenus confirment que la résistance série Rs et la densité d'états d'interface Nss sont des paramètres importants qui influencent le comportement électrique des structures. Dans la deuxième partie, la dépendance en température des paramètres électriques de la diode Au/GaN/GaAs a été étudiée en utilisant les caractéristiques courant- tension I(V) dans la plage de températures allant de 80 K à 350K. Les paramètres électriques tels que le facteur d'idéalité n, le courant de saturation Is, la hauteur de barrière Φbn et la résistance série Rs sont fortement dépendants de la température. Ainsi, nous utilisons ces paramètres pour montrer l’inhomogénéité de la barrière selon le modèle de Werner, c’est-à-dire la détermination de la hauteur de barrière moyenne et la déviation standard. Les mots clés : GaN, GaAs, Nanostructures, Diodes Schottky, Nitruration

------------------------------------------ Abstract (en Anglais) : The groups III-nitrides wide-band-gap semiconductors have attracted great interest due to their potential application in various electronic and optoelectronic devices technology such as: blue ultraviolet (UV) light emitting diodes (LEDs), laser diodes (LDs) and high temperature /high-power electronic devices. The work done in this thesis is part of the study of nitride-based structures such as GaN. The latter is elaborated on GaAs substrates. The nitridation of these materials makes it possible to manufacture GaN/GaAs structures, using a singular glow discharge source. In the first part, we studied the C(V) and G(V) characteristics of the Au/GaN/GaAs and Au/GaAs structures as a function of frequency. Thus, to obtain real (C-V) and (G-V) curves, we applied corrections to eliminate the effect of series resistance. The values of states density Nss are obtained using the method of comparison of the capacitances recorded in high and low frequency (CHF-CLF). This one comes from the fact that it allows the determination of many properties of the interfacial layer. The obtained results confirm that the series resistance Rs and the density of interface states Nss are important parameters that influence the electrical behavior of the structures. In the second part, the temperature dependence of the electrical parameters of Au/GaN/GaAs diode was studied using current- voltage I(V) characteristics in the range from 80K to 350 K. The electrical parameters such as the ideality factor n, the saturation current Is, the barrier height Φbn and the series resistance Rs are strongly dependent on the temperature. Thus, we use these parameters to show the inhomogeneity of the barrier according to the Werner model. This method allows us the determination of the average barrier height and the standard deviation. Keywords : GaN, GaAs, Nanostructures, Schottky Diodes, Nitridation