Croissance epitaxiale et proprietes optiques d'ilots quantiques auto-assembles ge/si(001)

par Vy Yam

Thèse de doctorat en Physique

Sous la direction de Vinh Le Thanh.

Soutenue en 2001

à Paris 11 .

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  • Résumé

    Cette these est consacree a l'etude de la cinetique de la croissance auto-assemblee (croissance stranski-krastanov) d'ilots quantiques ge/si(001). Les echantillons sont elabores par epitaxie en phase gazeuse sous ultra-vide (uhv-cvd) et caracterises structuralement par rheed, afm et tem, et optiquement par photoluminescence. Nos etudes sur la cinetique de la transition du mode de croissance 2d a 3d sur une couche simple ont montre l'existence d'une phase intermediaire (couche 2d instable et formation d'ilots intermediaires metastables) entre la formation de la couche 2d de ge et la formation des ilots 3d. Au-dela de l'epaisseur critique, des ilots 3d se forment spontanement en consommant de la matiere dans la couche de mouillage. Leurs tailles et morphologies dependent des conditions d'elaboration, trois regimes de croissance en fonction de la temperature de croissance ont ete mis en evidence. L'evolution de leurs proprietes optiques suggere que les effets de confinement sont relativement faibles et que l'energie de luminescence des ilots depend essentiellement de l'interdiffusion entre ge et si. Nos travaux sont etendus au cas des multicouches ou une correlation verticale entre les ilots suivant l'axe de croissance est observee, mais la taille des ilots augmente avec le nombre de couches deposees. Nous avons montre que cette augmentation de taille provient de la diminution de l'epaisseur critique dans les couches superieures, induite par le champ de contrainte des ilots enterres. Ces resultats ont conduit a l'elaboration de multicouches contenants des ilots homogenes en taille, meme pour des barrieres d'epaisseur nanometrique (2 nm), offrant une perspective d'etude sur des boites couplees. Nos analyses montrent que l'alignement vertical des ilots est directement lie a la variation de l'epaisseur critique et suggerent un nouveau mecanisme de l'auto-organisation verticale des ilots : la rugosite induite par les ilots enterres.


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  • Détails : 152 p.
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  • Cote : MF-2001-YAM
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