Etude des proprietes electriques et optiques de gan

Study of the electrical and optical properties of gan

• Auteur / Autrice : FLORENCE BINET
• Direction : Emmanuel Rosencher
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique
• Date : Soutenance en 1998
• Etablissement(s) : Paris 11

Résumé

L'objet de ce travail est l'etude des proprietes electriques et optiques du semi-conducteur nitrure de gallium. Apres une breve presentation des caracteristiques generales du materiau (chapitre i), la mise en uvre technologique des contacts gan-metal est developpee au chapitre ii ; une etude physique du contact schottky sur gan est presentee. L'accent est mis sur l'importance des etats de surface de gan et sur les effets d'un oxyde natif de surface. Le chapitre iii est consacre a l'etude des proprietes photoelectriques de gan de type n. Des mesures de spectroscopie des niveaux profonds ainsi que leurs resultats sont exposes. Une analyse de la reponse spectrale et temporelle d'une photodiode gan est donnee. Les mecanismes de recombinaison d'un photoconducteur gan sont identifies. La longueur de diffusion ambipolaire dans gan est egalement mesuree. Au chapitre iv, sont abordes les proprietes excitoniques des nitrures. Une discussion est proposee sur le role des excitons dans l'absorption. L'existence des excitons jusqu'a une temperature de 410 k est prouvee. L'effet franz-keldysh excitonique est mis en evidence dans gan ; une analyse theorique de cet effet et une comparaison avec les donnees experimentales sont donnees. Enfin, des mesures de photoluminescence a basse temperature sur des structures a puits quantiques ingan/gan permettent la determination de la longueur de diffusion excitonique dans gan et de la vitesse de capture dans les puits. Des mesures d'emissions spontanee et stimulee sont presentees au chapitre v : la physique de gan en regime de forte injection optique est montree. L'analyse des spectres de photoluminescence realises a forte densite de puissance montre l'existence de porteurs chauds, une renormalisation du gap et la transition de mott. La derniere partie de ce chapitre est consacree au pompage optique dans des cavites gravees de gan. Des mesures d'emission spontanee amplifiee et de gain optique sont montrees. La caracterisation des faces laser est faite : on mesure optiquement le coefficient de reflexion des faces et l'effet laser est mis en evidence.