Conception et elaboration comparee de structures iii-v (111) piezo-electriques epitaxiees par jets moleculaires, sur substrats nominaux et vicinaux, en vue de leur application pour l'optoelectronique

Conception and comparative elaboration of piezoelectrical (111) iii-v structures grown by molecular beam epitaxy on nominal and vicinal substrates for optoelectronic applications

• Auteur / Autrice : CHRISTELLE GUERRET PIECOURT
• Direction : Chantal Fontaine
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences appliquées
• Date : Soutenance en 1998
• Etablissement(s) : Toulouse 3

Résumé

Ce memoire est consacre a l'epitaxie par jets moleculaires et aux proprietes des couches minces de semiconducteurs iii-v orientees (111)b. Cette orientation ouvre un nouveau champ d'application a ces materiaux par la presence d'un champ piezoelectrique interne et une valeur elevee de l'epaisseur critique de relaxation des couches contraintes : elle devrait en effet permettre l'obtention de lasers a des longueurs d'onde non accessibles a l'orientation standard (100) : 1-1,3m. Nous sommes parvenus a optimiser les conditions d'homoepitaxie dans une large gamme de temperatures, 520, 600 et 680, sur des substrats de gaas (111)b vicinaux et nominaux, comme nous l'ont confirme des observations a. F. M. . Cette etude comparative nous a permis de preciser les mecanismes de croissance particuliers pour cette orientation. La croissance des alliages (ga,a1)as a ete etudiee a 610 et 680 pour les deux types de substrat. Le probleme de maclage rencontre lors de cette epitaxie a ete resolu. Des structures a puits quantiques contraints ont ete elaborees. Une etude par spectroscopie de photoluminescence, soutenue par des observations de m. E. T. , a confirme que l'epaisseur critique de relaxation plastique est plus grande que pour (100) : pour nos conditions de croissance, des puits, a 30% d'in et 10nm d'epaisseur, sont encore uniformes (2d) et contraints. Le developpement d'un logiciel de calcul des energies de transition dans un puits contraint piezoelectrique a permis une analyse critique de nos resultats experimentaux obtenus en spectroscopie de luminescence et de photocourant, et la mise en evidence de l'effet du champ interne sur les caracteristiques des puits. Enfin, une etude sur les miroirs de bragg, elements indispensables aux composants a microcavite, a ete effectuee. Des miroirs de bragg standard gaas-(ga,a1)as (111)b ont ete elabores, de reflectivite comparable a celle obtenue suivant (100), et la conception de miroirs a large plateau de reflectivite a ete menee.