Etude de l'impact des états d'interface sur les propriétés électriques des hétérostructures à base de semi-conducteurs III-V nitrurés.

Abstract

الملخص (بالعربية) :

نيتريدات العناصر (GaN) III) ، AlN ، InN ، إلخ.( هي مواد شبه موصلة ذات إمكانات عالية للإلكترونيات الدقيقة بفضل خصائصها الحرارية التي تسمح بالتطبيقات في البيئات المعادية )درجات حرارة عالية ، طاقات عالية ، إلخ( يمكن تصورها.( و للإلكترونيات الضوئية بسبب نطاقاتها الممنوعة المباشرة التي تغطي كامل الطيف المرئي من أشباه الموصلات III-V مثل فوسفيد الإنديوم والزرنيخ الغاليوم هي أشباه موصلات تشكل ركيزة محتملة لنمو InN و GaN ، ومع ذلك ، فإن خصائص الهياكل غير المتجانسة التي تم الحصول عليها ترتبط ارتباطًا وثيقًا إلى حالة السطح والواجهة المحققة. تم تطوير العديد من التقنيات في السنوات الأخيرة لنمو طبقات سميكة من نيتريد الإنديوم ونتريد الغاليوم. أحد الأصوات الواعدة هو تحقيق طبقة عازلة تجعل الرابط بين الركيزة والمركب النيتريد. يمكن أن تكون هذه الطبقات بمثابة سلائف لترسب طبقات نيتريد أكثر سمكًا. في عملنا ، نحن مهتمون بدراسة الواجهة في الهياكل غير المتجانسة لنوع InN / InP و GaN / GaAs ، التي يتم إنتاجها عن طريق النيترة تحت فراغ فائق لركائز أشباه الموصلات III-V ، وذلك عن طريق تعريضها لتدفق النيتروجين النشط التي تنتجها مصدر النيتروجين نوع تصريف البلازما. تتم مراقبة تحقيق الواجهة III-N / III-V عن طريق مطيافات إلكترونية من نوع Auger و XPS . تعتبر دراسة الخصائص الكهربائية للهياكل غير المتجانسة التي يتم إنتاجها ذات أهمية كبيرة لفهم سلوك الطبقة III-N بالإضافة إلى تأثير جودة الواجهة التي تم الحصول عليها بين الركيزة III-V والطبقة III. -NOT . ونتيجة لذلك ، فإن دراسة كهربائية مفصلة ونماذج وتوصيفات كهربائية من النوع الأول ) V( و C (V) G (V ( و DLTS هي موضوع هذه الأطروحة. سيوفر الارتباط بين النتائج التي تم الحصول عليها بواسطة التحليل الطيفي الإلكتروني والكهربائي فهمًا أفضل لتأثير وجود كثافة من الحالات في واجهة III-V / III-N بالإضافة إلى سلوك الهياكل المدروسة InN, InP, I(V), C(V), G(V) الكلمات المفتاحية :

Résumé (en Français) :

Les nitrures des éléments III ( GaN, AlN, InN ..) sont des matériaux semiconducteurs ayant un fort potentiel pour la microélectronique grâce à leurs propriétés réfractaires qui permettent d’envisager des applications dans des environnements hostiles (hautes températures, hautes puissances...) et pour l’optoélectronique du fait de leurs bandes interdites directes qui couvrent l’ensemble du spectre visible. Les semiconducteurs III-V tel que le phosphure d’indium et l’arsenic de gallium sont des semiconducteurs qui constituent un substrat potentiel pour la croissance de l’InN et le GaN, cependant, les caractéristiques des hétérostructures obtenues sont étroitement liées à l’état de surface et d’interface réalisées. Plusieurs techniques ont été développées pendant ces dernières années pour la croissance de couches épaisses de nitrure d’indium et de nitrure de gallium. Une des voix prometteuses est la réalisation d’une couche tampon permettant de faire le lien entre le substrat et le composé nitruré. Ces couches peuvent servir de précurseurs pour le dépôt de couches de nitrures plus épaisses. Dans notre travail on s’intéresse à l’étude de l’interface dans les des hétérostructures de type InN/InP et GaN/GaAs, réalisées par nitruration sous ultravide des substrats des semiconducteurs III-V, et ceci en exposant ces derniers à un flux d’azote actif produit par une source d’azote de type plasma à décharge. Le suivi de la réalisation de l’interface III-N/III-V est effectué au moyen des spectroscopies électroniques de type Auger et XPS. L’étude des caractéristiques électriques des hétérostructures ainsi réalisées est d’une très grande importance pour comprendre l’impact de la qualité de l’interface obtenue entre le substrat III-V et la couche III-N sur le comportement de ces structures. De ce fait une étude électrique détaillée, des modélisations est des caractérisations électriques de type I(V) et C(V) G(V) en fonction de la fréquence ont fait l’objet de cette thèse. Une corrélation entre les résultats obtenus par spectroscopies électroniques et électriques nous a permis de mieux comprendre l’effet de la présence d’une densité d’états à l’interface III-V/III-N ainsi que le comportement des structures étudiées.

Les mots clés : InN, InP, I(V), C(V), G(V)

Abstract (en Anglais) :

The nitrides of elements III (GaN, AlN, InN ..) are semiconductor materials with a strong potential for microelectronics thanks to their refractory properties which allow to consider applications in hostile environments (high temperatures, high powers...) and for optoelectronics because of their direct band gaps which cover all the visible spectrum. III-V semiconductors such as indium phosphide and gallium arsenic are semiconductors that constitute a potential substrate for the growth of InN and GaN, however, the characteristics of the heterostructures obtained are closely related to the surface and interface conditions. Several techniques have been developed in recent years for the growth of thick layers of indium nitride and gallium nitride. One of the promising voices is the realization of a buffer layer to bridge the gap between the substrate and the nitrided compound. These layers can be used as precursors for the deposition of thicker nitride layers. In our work we are interested in the study of the interface in InN/InP and GaN/GaAs heterostructures, realized by ultra-high vacuum nitriding of III-V semiconductor substrates, and this by exposing them to a flow of active nitrogen produced by a plasma discharge type nitrogen source. The monitoring of the realization of the III-N/III-V interface is carried out by means of electronic spectroscopies of Auger type and XPS. The study of the electrical characteristics of the heterostructures thus realized is of great importance to understand the behavior of the III-N layer and the impact of the quality of the interface obtained between the III-V substrate and the III-N layer. Therefore, a detailed electrical study, modeling and electrical characterization of I(V) and C(V) G(V) and DLTS will be the subject of this thesis. A correlation between the results obtained by electronic and electrical characterization of I(V) and C(V) G(V) and DLTS will be the subject of this thesis. A correlation between the results obtained by electronic and electrical spectroscopy will allow to better understand the effect of the presence of a density of states at the III-V/III-N interface as well as the behavior of the studied structures. Keywords : InN, InP, I(V), C(V), G(V)