Thèse soutenue

Etude du profil en profondeur des modifications induites par irradiation aux ions sur substrat de saphir et du film mince GaN

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Auteur / Autrice : Alexis Ribet
Direction : Isabelle Monnet
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Physique
Date : Soutenance le 04/10/2019
Etablissement(s) : Normandie
Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale physique, sciences de l’ingénieur, matériaux, énergie (Saint-Etienne du Rouvray, Seine Maritime)
Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Centre de recherche sur les ions, les matériaux et la photonique (Caen ; 2008-....)
établissment de préparation : Université de Caen Normandie (1971-....)
Jury : Président / Présidente : Xavier Portier
Examinateurs / Examinatrices : Isabelle Monnet, Aurélien Debelle, Patrick Simon, Nathalie Millard-Pinard, Clara Grygiel
Rapporteurs / Rapporteuses : Aurélien Debelle, Patrick Simon

Résumé

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La famille des matériaux semiconducteurs III-N présente des propriétés adéquates pour diversesapplications que ce soit dans le domaine de l’optique ou de l’électronique. Certaines de ces applicationsconsistent à intégrer ces matériaux dans des environnements hostiles et notamment soumis à l’actiond’ions lourds à différentes énergies. Lors de cette thèse, le travail consistait tout d’abord à comprendrel’évolution microstructurale sous irradiation du substrat alpha-Al2O3, puis du film mince GaN, afin d’établirun profil de l’évolution de l’endommagement en fonction de la profondeur. Un comportement assezsimilaire concernant l’évolution des paramètres de maille a été observé pour les deux matériaux. Dansla direction parallèle à la trajectoire du faisceau d’ions, une importante augmentation du paramètre demaille a été mise en évidence tandis que peu de variations ont été relevées perpendiculairement à latrajectoire du faisceau d’ions. Les formations de couche amorphe pour l’alpha-Al2O3 et de couche fortementendommagée pour le GaN ont été observées en surface. Les épaisseurs de ces couches augmentent enfonction de la fluence, associé à l’augmentation des contraintes résiduelles au sein du matériau. Al’aide d’hypothèses et des différents résultats obtenus, deux profils d’endommagement en profondeuront été proposés. D’autre part, la nanoindentation a montré que les paramètres de dureté et de moduled’élasticité évoluent fortement sous irradiation en fonction de la fluence.