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Thèse soutenue

Étude comparative des propriétés de transport non-stationnaire dans différents semiconducteurs composés III-V

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Auteur / Autrice : Catherine Bru-Chevallier
Direction : Suzanne Laval
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Physique
Date : Soutenance en 1988
Etablissement(s) : Paris 11
Partenaire(s) de recherche : Autre partenaire : Université de Paris-Sud. Faculté des sciences d'Orsay (Essonne)

Résumé

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''Cette thèse présente l'étude comparative des propriétés de transport des électrons dans différents semi-conducteurs composés III-V (GaAs, InP, GaInAs) ainsi qu'à l'interface d'une hétérojonction GaAs/GaA1As. La technique expérimentale utilisée est une méthode de mesure de photocourant dans des échantillons de dimensions submicroniques. L'exploitation des résultats expérimentaux s'appuie sur des résultats de simulation numérique par des programmes de type Monte-Carlo. Les propriétés de la structure de bande sont décrites pour chaque matériau ainsi que les principaux mécanismes d'interactions entre les électrons et le réseau cristallin. Les caractéristiques du transport électronique stationnaire et non-stationnaire obtenues par simulation numérique pour les trois semi-conducteurs sont comparées et reliées à leurs propriétés physiques. Le cas du transport stationnaire des électrons en gaz bidimensionnel est comparé au transport tridimensionnel. Les phénomènes de création optique et de recombinaison des paires électron-trou conduisent à la relation existant entre le photo courant en régime ''quasi-permanent'' d'éclairement et la vitesse moyenne des porteurs dans le matériau. L'influence des états de surface et des effets géométriques qui leur sont liés dans des dispositifs de géométrie planaire a été étudiée. La mesure d'un photocourant faible devant le courant d'obscurité, circulant dans une région bien délimitée près de la surface, permet de s'affranchir de ces effets géométriques ainsi que des éventuels non­ linéarités des contacts. On décrit ensuite les montages expérimentaux qui, par un contrôle précis des paramètres du faisceau lumineux incident permettent de réaliser des conditions d'éclairement connues et reproductibles. Les couches des semi-conducteurs étudiés (GaAs et InP) sont caractérisées par des mesures de magnétorésistance ainsi que par l'exploitation de la valeur de la résistance des échantillons en fonction de leur longueur inter électrode. L'étude des caractéristiques représentant les variations du photo courant en fonction du champ électrique appliqué permet, sous certaines conditions expérimentales d'éclairement et de champ électrique, et selon le matériau, de conclure à l'existence de phénomènes de survitesse électronique dans GaAs et InP sur des distances submicroniques à 300K. Le transport balistique y est également mis en évidence à 77K. L'arséniure de gallium apparaît être plus performant que le phosphure d'indium en ce qui concerne les phénomènes de transport non-stationnaire. ''