Epitaxie et defauts cristallins dans les heterostructures de semiconducteurs ii-vi deposees sur gaas
Auteur / Autrice : | Gilles Patriarche |
Direction : | Jacques Castaing |
Type : | Thèse de doctorat |
Discipline(s) : | Physique |
Date : | Soutenance en 1992 |
Etablissement(s) : | Paris 6 |
Résumé
La qualite cristalline et chimique des couches de semiconducteurs ii-vi deposees sur gaas par pyrolyse d'organometalliques est etudiee par microscopie electronique en transmission, microsonde electronique et sonde ionique. La structure type (hgcd)te/cdte/znte/gaas a ete retenue pour realiser la couche d'alliage (hgcd)te destinee a la fabrication du dispositif opto-electronique; l'ecart de parametre est de 8% entre znte et gaas pour 6% environ entre cdte et znte. L'heteroepitaxie de semiconducteurs presentant un fort desaccord de parametre s'accompagne, apres une premiere phase de croissance sous contrainte, de la formation a l'interface d'un reseau de dislocations d'accommodement. Le mecanisme de formation des dislocations est encore tres controverse: l'activation de sources type moulin de frank et read placees en surface de la couche n'est pas satisfaisant. Nous proposons un modele de generation de dislocations sources base sur l'agregation de defauts ponctuels. Ces dislocations sources forment des v et sont initiees des le debut de l'epitaxie, elles se developpent lorsque la force s'exercant sur les bras est superieure a la tension de ligne. La formation du reseau de dislocations d'interface laisse subsister de tres nombreuses queues de dislocations pouvant s'etendre dans toute l'epaisseur de la couche. D'autant plus que dans le systeme znte/gaas le mode de croissance est tri-dimensionnel, chaque germe generant au moins en partie son propre reseau de dislocations. Ainsi la structure cdte (2 m)/znte (0,1 m)/gaas montre une densite de dislocations residuelles en surface d'environ 8. 10#8 dislo. /cm#2. Associee a cette importante densite de dislocations residuelles, on observe une forte diffusion des elements du substrat dans la couche. Contrairement a ce qu'on observe dans la couche cdte, la couche d'alliage (hgcd)te elaboree par interdiffusion d'un multi-reseau cdte/hgte permet d'eliminer les dislocations residuelles en les courbant aux interfaces. L'epitaxie de cdte directement sur substrat gaas montre une croissance de la couche desorientee par rapport au substrat. En fait le plan 111 du substrat presentant l'angle le plus faible avec la surface dirige l'epitaxie de maniere a permettre une parfaite continuite pour cette famille de plan entre la couche et le substrat. Cette operation se traduit par une rotation autour de l'axe commun <011>. D'autres criteres geometriques complementaires sont egalement discutes