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Benoît Amstatt

Croissance d'hétérostructures non-polaires de GaN/AlN plan m sur 6H-SiC plan m

Publié le 27 mars 2008


Thèse soutenue le 27 mars 2008 pour obtenir le grade de docteur de l'Université Joseph Fourier - Grenoble I - Spécialité : Physique

Résumé :
Ce travail de thèse a porté sur l'étude de la croissance et des propriétés structurales et optiques des hétérostructures non-polaires de GaN/AlN plan m, déposées sur 6H-SiC plan m par épitaxie par jets moléculaires assistée par plasma d'azote.
Nous avons tout d'abord étudié les couches épaisses d'AlN et de GaN. Les conditions de croissance de ces couches sont optimales en conditions riche métal. Toutes deux présentent des morphologies de surface anisotropes mais différentes l'une de l'autre avec une morphologie de type « tôle ondulée » pour l'AlN et « toît de tuiles » pour le GaN.
Nous nous sommes ensuite intéressés à la croissance d'hétérostructures de GaN/AlN. Nous avons démontré que la croissance de GaN en conditions riche N aboutit à la formation de puits quantiques de GaN tandis que la croissance en conditions riche Ga permet de former des fils ou des boîtes quantiques par le mode de croissance Stranski-Krastanow. Nous avons démontré que cette différence de morphologie pour les nanoobjets de GaN était liée à l'état de relaxation de la couche tampon d'AlN. Des études optiques ont mis en évidence une forte réduction du champ électrique interne dans les hétérostructures de GaN/AlN plan m.
Pour finir, nous avons étudié l'évolution de la morphologie des fils et des boîtes en fonction de la quantité de GaN déposée. Nous avons démontré l'existence d'une transition de forme ''boîtes-fils'' lorsque l'aire des boîtes excède une taille critique. Cette aire peut être contrôlée par la quantité de matière déposée mais également par la réalisation de superréseaux.

Jury :
Président : Hubert Renevier
Rapporteur : Pierre Ruterana
Rapporteur : Michel Gendry
Examinateur : Jean Massies
Directeur de thèse : Bruno Daudin
Co-directrice de thèse : Edith Bellet-Amalric
Tuteur industriel : Daniel Turover

Mots clés :
Epitaxie par jets moléculaires, GaN, AlN, 6H-SiC, non polaire, plan m, hétérostructures, boîtes quantiques, fils quantiques, nanostructures, anisotropie, relaxation

Thèse en ligne.