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Thèse soutenue

Elaboration par décharge luminescente radiofréquence de couches minces de nitrure d'aluminium hydrogéné. Etude des propriétés électriques des films

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Auteur / Autrice : Jean-Charles Loretz
Direction : Bernard Despax
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Génie électrique
Date : Soutenance en 1994
Etablissement(s) : Toulouse 3

Résumé

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Nous elaborons des couches minces de nitrure d'aluminium hydrogene aln: h par pulverisation reactive d'une cible d'aluminium dans une decharge radiofrequence asymetrique de melange argon-ammoniac. L'obtention des fonctions de distribution en energie des electrons par sonde electrostatique permet une determination precise des proprietes electriques de la decharge. L'analyse de son emission optique permet l'etude de l'equilibre entre nitruration et pulverisation de la cible controlant la formation des films. Les analyses ir et sims montrent que, des la sortie des echantillons du reacteur, il y a reaction entre l'aln:h et la vapeur d'eau pour former une couche superficielle d'hydroxyde d'aluminium (al(oh)#3). La rapidite de cette reaction est attribuee a la forte hydrogenation des films. Cette couche joue ensuite le role de revetement impermeable et confere aux films une remarquable stabilite chimique. L'etude structurale par microscopie electronique a transmission, par diffraction electronique, par diffraction des rayons x et par spectrometrie ir montre que les films sont constitues de colonnes cristallines perpendiculaires au plan du substrat. Elles perdent cette orientation a partir d'une epaisseur d'environ 5000 a. Leur longueur est d'environ 2000 a tandis que leur section d'environ 350 a est peut etre limitee par la forte hydrogenation des films. L'orientation preferentielle de l'axe c orthogonalement au plan du substrat est tres marquee a basse temperature et a faible epaisseur. Lorsqu'on accroit le taux d'ammoniac dans la decharge, les films passent d'un etat conducteur a un etat isolant. Pour le materiau isolant, la resistivite (10#1#4. Cm) et la constante dielectrique d'environ 9 a 100 khz sont proches de celles du materiau massif. Seules les pertes restent plus elevees (10#-#2) probablement a cause de la couche superficielle d'hydroxyde d'aluminium