Étude d'un gaz bidimensionnel d'électrons dans des hétérostructures AlGaAs/GaAs par des mesures courant-tension et bruit basses fréquences en température

Study of a two-dimensional electron gas in AlGaAs/GaAs heterostructures by current-voltage and low frequency noise measurements in temperature

• Auteur / Autrice : Rachid Khlil
• Direction : Abdelillah El Hdiy
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique
• Date : Soutenance en 2005
• Etablissement(s) : Reims

Mots clés

Mots clés contrôlés

Semiconducteurs à l'arséniure de gallium

Cryoélectronique

Transport des électrons, Théorie du

Gaz d'électrons

Résumé

Le travail de ce mémoire porte sur l’étude des propriétés de transport électrique dans un gaz bidimensionnel d’électrons dans des hétérostructures en AlGaAs/GaAs et sur la caractérisation par le bruit et ce, en polarisation et en température. L’étude a montré la bonne qualité des hétérostructures étudiées (forte augmentation de la mobilité μ qui passe de 3800. Cm2/V/s à 300 K à 1,84. 106 cm2/V/s à 4 K et faible diminution de la densité qui ne dépasse pas 34 % dans certains cas). Une homogénéité de la résistivité et de la résistance de contact Rc a été observée selon les directions cristallines. Cependant, pour les séries à faible densité, Rc révèle une dégradation du contact à basse température. Pour améliorer le contact, une structure en dentelle a été adoptée. Les mesures I-V ont montré une saturation pour des températures T<80 K et à faible champ électrique E≈5V/cm même en l’absence de grille. Cette saturation serait liée à l’effet Gunn et à la dispersion par alliage. L’étude du bruit a montré une irrégularité de son évolution en fonction de la température. Les différentes contributions (bruit thermique, bruit G-R et bruit en 1/f) ont été étudiées. L’évolution du bruit G-R en température a mis en évidence la présence de certains niveaux pièges avec des énergies d’activation comprises entre 33 meV et 318 meV. Quant au bruit en 1/f, son spectre a été ajusté par la formule empirique de Hooge (α/Nfγ). Les ordres de grandeur des deux paramètres α de Hooge et γ (α≈5. 10-4 et γ≈1) confirment le caractère en 1/f. Une linéarité entre Log(α) v. S Log(μ) avec une pente 1,7 (≈2) nous a permis d’adopter le modèle Δμ avec une domination de la dispersion par phonons et une faible contribution par impuretés.

The work of this memory concerns the study of the properties of electric transport in a twodimensional electrons gas in heterostructures in AlGaAs/GaAs and the characterization by the noise and this, in polarization and temperature. The study showed the good quality of the studied heterostructures (strong increase in the mobility μ which passes from 3800 cm2/V/s at 300 K to 1,84. 106 cm2/V/s at 4 K, and weak reduction of the sheet density which does not exceed 34 % for some cases). A homogeneity of the resistivity and contact resistance was observed according to crystal directions. However, for the series with weak sheet density, Rc reveals a degradation of the contact at low temperature. To improve the contact, a new structure was adopted. I-V measurements showed a saturation for temperatures T<80 K even under a weak electric field (E≈5V/cm) in the absence of grid. This saturation would be related to the Gunn effect and alloy scattering. The study of the noise showed an irregularity of its evolution according to the temperature. The various contributions (thermal noise, G-R noise, and 1/f noise) were studied. The evolution of the G-R noise in temperature highlighted the presence of level traps with thermal activation energies ranging between 33 meV and 318 meV. The 1/f noise spectrum was adjusted by the empirical Hooge formula (α/ Nfγ). The orders of magnitude of the two parameters α Hooge and γ (α≈5. 10-4 et γ≈1) confirm the character in 1/f. A linearity between Log(α) v. S Log(μ) with a slope 1,7 (≈2) enabled us to adopt the model Δ μ with a domination of phonons scattering and a weak contribution of impurities.