Croissance par dépôt chimique en phase vapeur de films minces de ZnO et de MgZnO

Epitaxy of ZnO and MgZnO thin films using chemical vapor deposition

• Auteur / Autrice : Alexandre Ribeaud
• Direction : Pierre Galtier
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique et sciences des matériaux
• Date : Soutenance en 2011
• Etablissement(s) : Versailles-St Quentin en Yvelines

Mots clés

Mots clés contrôlés

Puits quantiques

Photoluminescence

Couches minces

Oxyde de zinc

Dépôt en phase vapeur par organométalliques

Résumé

Ce travail présente une étude du Dépôt en Phase Vapeur (MOCVD) de ZnO. Les films minces sont épitaxiées sur substrat saphir et substrat ZnO. Les couches sont caractérisées en Diffraction des Rayons X (DRX), Photoluminescence (PL) et en Microscopie Electronique (MEB). La Rocking Curve de la raie (002) du ZnO présente une largeur à mi-hauteur de 200 arcsecs pour les couches épitaxiées sur saphir et 10 arcsecs pour celles épitaxiées sur substrat ZnO. La PL montre une émission du bord de bande dominée par la raie liée à l’Aluminium, et une absence de bande de défauts profonds pour les couches hétéroépitaxiées, contrairement aux couches homoépitaxiées. La morphologie de la surface est observée en MEB et la rugosité varie entre 1,2nm pour les couches hétéroépitaxiées et 0,5nm pour les couches homoépitaxiées. L’épitaxie d’alliage a été réalisée sur ZnO, à haute (950°C) et basse (500°C) température. La PL montre un décalage vers les hautes énergies en relation avec la composition de l’alliage.

This work shows the investigations on the Metal-Organic Chemical Vapor Deposition (MOCVD) of Zinc Oxide. Two Dimensional layers were grown on sapphire and Zinc Oxide substrates. Layers have been characterised in X-Ray Diffraction (XRD), Photoluminescence and with Scanning Electron Microscopy (SEM). Rocking Curves on the (002) ZnO show a FWHM of 200 arcsecs for films expitaxied on sapphire and down to 10 arcsecs for the ones grown on ZnO substrates. The surface morphology was investigated by SEM and the mean roughness was from 1. 2nm for layers grown on sapphire down to 0. 5nm for homo-epitaxial layers. Another part of the work was to develop the epitaxy of MgXZn1-XO alloy, in order to grow more complex structures base on Quantum Wells. The alloy epitaxy has been achieved on ZnO, at high (950°C) and low (500°C) temperatures. Alloys have been characterised using the same techniques and lattice constants measured by XRD. Photoluminescence show a blue shift related to the alloy composition.