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Thèse soutenue

Étude par microscopie électronique à transmission de couches et structures semi-conductrices GaN/AlxGa(1-x)N

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Auteur / Autrice : Magali Arlery
Direction : Henri Mariette
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Physique
Date : Soutenance en 1998
Etablissement(s) : Université Joseph Fourier (Grenoble ; 1971-2015)

Résumé

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Nous presentons une etude structurale de depots epais de gan sur alumine et d'heterostructures gan / al#xga#1#-#xn de basse dimensionnalite. Les systemes etudies ont ete elabores par epitaxie par jet moleculaire (mbe) ou par depot en phase vapeur d'organo-metalliques (mocvd). La technique d'investigation est la microscopie electronique a transmission, utilisee en modes conventionnel, haute resolution et faisceau convergent. La premiere partie de l'etude traite de la croissance optimisee de couches de gan sur substrat d'alumine. La polarite des depots est le parametre clef de cette croissance. En effet, la presence de domaines d'inversion de polarite ga dans une matrice a polarite n provoque une croissance sous forme d'ilots hexagonaux, tandis qu'une matrice a polarite ga assure une surface de croissance lisse. Les depots realises contiennent tous des dislocations en grande densite (10#+#1#0/cm#2), dont les vecteurs de burgers sont egaux a 1/3 <2,1,1,0>, 1/3 <2,1,1,3> et 0001. Des nanotubes sont formes par l'ouverture locale du coeur de dislocations 0001. Des defauts prismatiques 2,1,1,0 et 0,1,1,0 ont aussi ete observes. Les derniers forment les parois des domaines d'inversion de polarite et introduisent une translation de 1/20001 entre les cristaux de polarites opposees. Dans une seconde partie, differentes heterostructures gan / al#xga#1#-#xn (puits, super-reseaux et boites quantiques) sont etudiees a l'echelle atomique par analyse quantitative des images haute resolution. L'epitaxie de gan sur al#. #1#5ga#. #8#5n reste coherente pour 16 monocouches deposees. Par contre, une relaxation partielle apparait dans un super-reseau gan / aln dont les couches ont une epaisseur superieure a 11 monocouches. Les heterostructures aln / gan sont caracterisees par une faible miscibilite et des interfaces relativement abruptes. Selon la temperature, les couches de gan deposees sur aln adoptent un mode de croissance bidimensionnel ou de type stranski-krastanov. Ce dernier mode de croissance permet le confinement d'ilots de gan dans aln et ouvre la voie a la realisation de boites quantiques.