Activite electrique d'une diode impatt a l'echelle nanometrique (stebic)

Electrical activity of an impatt-diode at nanometer scale (stebic)

• Auteur / Autrice : HICHEM MAYA
• Direction : Jean-Yves Laval
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences appliquées
• Date : Soutenance en 1997
• Etablissement(s) : Paris 6

Résumé

Afin d'analyser l'activite electrique locale dans un semiconducteur, nous avons etudie sur des diodes impatt (multijonctions de silicium dope p#+/p/n/n#+), l'evolution du courant induit par un faisceau electronique dans la zone de charge d'espace en microscopie electronique en transmission a balayage. Nous avons developpe une technique, le stebic (scanning transmission electron beam induced current), qui permet des mesures in-situ des porteurs minoritaires induit par le faisceau electronique. La resolution spatiale du signal est optimale au centre de la zone de charge d'espace, ou le champ electrique de la diode est maximal ( 20 nm), ceci represente une amelioration de deux ordres de grandeurs par rapport a l'ebic. Nous avons enregistre des images stebic, montrant l'activite electrique dans la zone de depletion de la diode, le long de la jonction p/n. Nous observons a la jonction p/n ainsi que dans les couches epitaxiees, des modulations dans l'amplitude du courant induit, dues a des variations locales du champ electrique. Ces modulations traduisent la presence de centres de recombinaison de porteurs dans la zone de charge d'espace. L'etude d'une serie de diodes presentant des performances differentes, nous a permis de lier la qualite de la diode a la densite de centres de recombinaison a la jonction p/n. D'autre part, nous avons enregistre le profil stebic perpendiculairement aux interfaces. Le courant atteint son maximum a la jonction p/n et montre des ruptures de pentes aux jonctions p#+/p et n/n#+, il permet ainsi de determiner la position de la jonction p/n ainsi que l'epaisseur des couches p et n a l'echelle nanometrique. Pour quantifier ces resultats et determiner le taux de recombinaison des porteurs minoritaires a travers les couches de la diode, nous avons simule le profil stebic a partir des equations de transport des exces de charge. Enfin, nous avons mene une etude en microscopie electronique a haute-resolution pour mettre en evidence les defauts structuraux dans les diodes. Nous observons une variation de contraste localisee, que nous attribuons a une variation locale de potentiel chimique dans la structure de la diode. Ces defauts se situent a la jonction p/n de la diode et leur densite est plus importante dans les diodes a faibles performances.