Thèse soutenue

Elaboration de films minces semi-conducteurs Ge1-xSnx et leurs contacts ohmiques
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Auteur / Autrice : Hamza Khelidj
Direction : Alain PortavoceDominique Mangelinck
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Physique et sciences de la matière. Matière condensée et nanosciences
Date : Soutenance le 22/10/2021
Etablissement(s) : Aix-Marseille
Ecole(s) doctorale(s) : Ecole Doctorale Physique et Sciences de la Matière (Marseille)
Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut Matériaux Microélectronique Nanosciences de Provence (IM2NP) (Marseille, Toulon)
Jury : Président / Présidente : Laurence Masson
Examinateurs / Examinatrices : Dominique Mangelinck, Franck Dahlem, Khalid Hoummada
Rapporteurs / Rapporteuses : Bassem Salem, Yaovi Agbeko Gagou

Résumé

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L’objectif de cette thèse est d’étudier la fabrication de films minces semi-conducteurs Ge1–xSnx par pulvérisation cathodique magnétron et leurs contacts ohmiques par diffusion réactive. La cristallisation et la croissance cristalline de Ge1–xSnx ont été étudiées. La cristallisation d'une couche amorphe de Ge1–xSnx déposée à température ambiante conduit à la croissance de films polycristallins. De plus, la compétition entre la séparation de phases Ge/Sn et la croissance Ge1–xSnx empêche la formation de couches de Ge1–xSnx riches en Sn à gros grains sans formation d’îlots de β-Sn en surface. Cependant, une croissance à T = 360 °C d'un film de Ge0.9Sn0.1 pseudo-cohérent fortement relaxé avec une faible concentration d'impuretés (< 2 × 1019 cm–3) et une résistivité électrique de quatre ordres de grandeur plus petite que celle du Ge non dopé a été obtenue. Nous avons montré que la mesure du coefficient de Seebeck pour les couches minces de Ge et de Ge1–xSnx permet à la fois de déterminer le type de dopage, la concentration et la variation des mécanismes de diffusion des porteurs de charges. La réaction à l'état solide de Ni/Ge0.9Sn0.1 montre une croissance séquentielle de deux phases. La phase qui se forme en premier est la phase Ni5(GeSn)3, cette dernière est stable jusqu’à 290°C. Puis, à 275 °C, la phase Ni(GeSn) a été observée. Cette phase est stable jusqu'à 430 °C. Un retard de la formation de la phase Ni(GeSn) par rapport à la phase NiGe a été constaté. De plus, la stabilité thermique de la phase NiGe est fortement dégradée par l’ajout du Sn. La cinétique de croissance des phases ainsi que la cinétique de ségrégation du Sn dans la phase Ni(GeSn) ont été étudiées