Dopage P de CdxHg(1-x)Te par épitaxie par jets moléculaires

P-doping of the HgCdTe grown by molecular beam epitaxy

• Auteur / Autrice : Sébastien Plissard
• Direction : Engin Molva
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Micro et nanoélectronique
• Date : Soutenance en 2007
• Etablissement(s) : Grenoble INPG

Mots clés

Mots clés contrôlés

Arsenic

Épitaxie par faisceaux moléculaires

Résumé

Nous avons étudié le dopage extrinsèque de type P du CdHgTe réalisé par épitaxie par jets moléculaires et avons montré que l'impureté arsenic était le meilleur candidat pour ce dopage. L'incorporation du dopant P lors de la croissance cristalline du matériau a été obtenue grâce à trois sources différentes: une cellule à effusion, une cellule cracker et une cellule plasma. Après un recuit d'activation, les mesures électriques de ces échantillons ont montré un dopage P de quelques 1016 à quelques 1018 porteurs par centimètre cube. En comparant ces mesures et les taux d'arsenic incorporés lors de la croissance il est apparu qu'une grande partie des atomes arsenic n'étaient pas électriquement actifs après recuit. Afin de mieux comprendre les phénomènes mis en jeu lors de la croissance cristalline et lors du recuit d'activation, une campagne de mesures EXAFS a été conduite à l'European Synchrotron Radiation Facility. Nous avons alors montré qu'après croissance l'environnement cristallin des atomes d'arsenic était cristallin alors qu'après recuit cet environnement devenait amorphe. Nous avons enfin réalisé des dispositifs électriques et mis en évidence les premières diodes dopées par ajout d'arsenic.

We have studied the extrinsic p-type doping of HgCdTe grown by molecular beam epitaxy and we have demonstrated that arsenic is the best candidate for that kind of doping. The incorporation of arsenic during the crystal growth was achieved thanks to three different sources: an effusion cell, a cracker cell and a plasma cell. After the thermal annealing, we have measured p-type doping levels ranging from 1016 to 1Q18cm-3. Then we have compared these Hall effect measurements with arsenic concentration in the HgCdTe layers, and it appears that most of the arsenic is not electronically active. To understand the origin of this phenomenon, an EXAFS study has been carried out at the European Synchrotron Radiation Facility. This study leads us to consider that after crystal growth,the structure around the arsenic atoms is weil crystallized whereas after thermal annealing the structure becomes amorphous with the predominance of arsenic clusters. We finally obtained our firt PIN diodes extrinsically doped with arsenic.