Thèse soutenue

EBIC en champ proche et microscopie à force atomique à pointe conductrice : application à l’étude du transport électronique des boîtes quantiques
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Auteur / Autrice : Kacem Smaali
Direction : Michel Troyon
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Physique
Date : Soutenance en 2007
Etablissement(s) : Reims

Mots clés

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Résumé

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L’objet de l’étude concerne la mise en œuvre de techniques nouvelles de caractérisation électrique, l’EBIC en champ proche (EBIC = Electron Beam Induced Current) et la microscopie à force atomique à pointe conductrice (C-AFM), que nous avons appliquées à l’étude de nanostructures semiconductrices. Pour cela nous avons combiné un C-AFM développé au laboratoire à un microscope électronique à balayage à émission de champ permettant ainsi l’acquisition simultanée d’images topographiques et électriques sous différentes conditions de polarisation avec ou sans irradiation électronique. Nous avons montré que l’EBIC en champ proche peut atteindre une résolution de l’ordre de 20 nanomètres. En effet, en utilisant une pointe AFM conductrice pour récupérer le courant induit par le faisceau électronique, celle-ci formant une nanodiode Schottky avec le semiconducteur, la résolution est alors limitée par la taille du contact pointe-surface et non pas par le volume de génération comme dans le cas de l’EBIC classique. Nous avons notamment étudié en section transverse une jonction mince n-p+ avec une résolution inégalée jusqu’alors. Nous avons été capables d’identifier et localiser spatialement les trois régions de la jonction : la région dopée n, la zone de charge d’espace, la zone très mince p+ et de déterminer avec précision la largeur et le profil du dopage de cette dernière. Au niveau de la zone de charge d’espace, la jonction métallurgique et des défauts du type boucles de dislocations (EOR) provoquées par le traitement thermique d'activation ont pu être mis en évidence. De plus, la haute résolution latérale de l’EBIC en champ proche a été confirmée à travers la localisation de boîtes quantiques d’InAs/GaAs qui ont une dimension latérale de 20 nm. Enfin, l’application de ces différentes techniques (C-AFM et EBIC) aux boîtes quantiques InAs/InP et InAs/ GaAs et aux hétérojonctions de type III-V nous a permis d’effectuer la caractérisation structurale et électrique de boîtes quantiques individuelles et de mettre en évidence un effet d’écriture et d’effacement, avec effet mémoire temporaire pouvant durer plusieurs dizaines d’heures dans certains cas.