Thèse soutenue

Modes de croissance de nano-structures de semi-conducteurs iii-v obtenus par epitaxie : etudes par microscopie electronique en transmission

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Auteur / Autrice : DENIS LACOMBE
Direction : Anne Ponchet
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Physique
Date : Soutenance en 1999
Etablissement(s) : Toulouse 3

Résumé

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La relaxation elastique de couches contraintes (croissance 3d) permet l'epitaxie directe de fils et boites. Par microscopie electronique en transmission, nous avons etudie 2 systemes de semi-conducteurs iii-v elabores par epitaxie par jets moleculaires. Dans le systeme inas/gaas(001), nous avons compare les ilots d'inas sur des substrats gaas standard ou gaas-si. Leur croissance n'est pas influencee par les dislocations traversantes provenant de l'interface gaas/si. Par contre ces dernieres se courbent dans le plan des ilots bien que l'epaisseur critique de relaxation plastique ne soit pas atteinte. Dans le systeme gainas/inp, nous avons etudie les modes de croissance en fonction du desaccord parametrique et de l'orientation du substrat. Selon que celle-ci est 001 ou 113b, le mode de croissance est peu ou tres sensible au desaccord. Pour le substrat inp(001), il est quasi-2d pour les faibles desaccords (1,8%) et 3d (fils et ilots) pour les desaccords plus importants (2,2%). A l'oppose pour le substrat inp(113)b, les ilots se forment quel que soit le desaccord (1,8 a 3,2%). Pour comprendre le caractere instable des couches de gainas sur substrat inp(113)b par rapport au substrat (001), nous avons mene une etude detaillee des ilots. En microscopie electronique haute resolution, nous avons observe le developpement quasi-systematique des facettes de bas indices 001, 111b et 110. Nous discutons de l'influence de l'orientation du substrat sur la morphologie et la formation des ilots. Le calcul par elements finis de l'energie de relaxation elastique montre que son role est peu important. Nous proposons que les energies de surface jouent ici un role preponderant. Sur inp(001), les couches de ga 0 , 2in 0 , 8as faiblement desaccordees presentent un nouveau mode de relaxation par formation de vallees plus ou moins isolees. Nous montrons que ce phenomene, qui semble etre une etape intermediaire entre la croissance 2d et 3d, depend des conditions de croissance.