Croissance métamorphique par Epitaxie par Jets Moléculaires et caractérisations physiques pour Transistor Bipolaire à Hétérojonction InP/InGaAs sur GaAs - TEL - Thèses en ligne Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2005

Metamorphic growth by Molecular Beam Epitaxy and physical characterizations for InP/InGaAs Heterojunction Bipolar Transistor on GaAs

Croissance métamorphique par Epitaxie par Jets Moléculaires et caractérisations physiques pour Transistor Bipolaire à Hétérojonction InP/InGaAs sur GaAs

Résumé

Heterojunction Bipolar Transistors currently operate at high frequencies under voltage of approximately 5V, in particular in the InP/InGaAs materials system. It is desirable to obtain these performances on GaAs rather than on InP substrates, because GaAs ones are more reliable, available in higher size and preferred in industry. A GaAs → InP metamorphic buffer is then required to relax the strain due to the lattice mismatch. This thesis deals with the growth by Molecular Beam Epitaxy of such buffers and of InP/InGaAs HBT with highly beryllium doped base. The buffers are evaluated thanks to an experimental protocol dedicated to HBT, which associates materials (photoluminescence, Double axis X-Ray Diffraction, optical and atomic force AFM microscopy) and electrical characterizations (metamorphic diodes). We thus compare the two possible relaxation processes : progressive strain introduction on InGaAlAs Graded Buffer Layer and abrupt strain introduction on InP Uniform Buffer Layer. The dependency of the graded process on the III adatoms kinetic on the growth front is demonstrated. The performances of metamorphic InP/InGaAs HBT grown on GaAs via an InGaAlAs GBL are finally close to those of the reference HBT on InP.
Les Transistors Bipolaires à Hétérojonction fonctionnent à hautes fréquences sous des tensions d'environ 5V, en particulier dans le système de matériaux InP/InGaAs. Il est souhaitable d'obtenir ces performances non pas sur InP mais sur GaAs, substrat plus robuste, disponible en taille supérieure et préféré en industrie. Un buffer métamorphique GaAs → InP est alors requis pour relaxer la contrainte due au désaccord de paramètre de maille. Cette thèse porte sur la croissance par Epitaxie par Jets Moléculaires de tels buffers et de TBH InP/InGaAs à base fortement dopée au béryllium. Les buffers sont évalués via un protocole expérimental dédié au TBH, associant des caractérisations «matériaux» (photoluminescence, Double Diffraction des rayons X, microscopies optique et à force atomique AFM) et électriques (diodes métamorphiques). Nous comparons ainsi les deux processus de relaxation possibles : avec introduction progressive de la contrainte sur buffer graduel In(Ga)AlAs, abrupte sur buffer uniforme InP. Le rôle de la cinétique des adatomes III en front de croissance sur le processus graduel est démontré. Les performances des TBH métamorphiques InP/InGaAs épitaxiés sur GaAs via un buffer graduel InGaAlAs sont au final proches de celles des TBH de référence sur InP.
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Dates et versions

tel-00070835 , version 1 (21-05-2006)

Identifiants

  • HAL Id : tel-00070835 , version 1

Citer

Eric Lefebvre. Croissance métamorphique par Epitaxie par Jets Moléculaires et caractérisations physiques pour Transistor Bipolaire à Hétérojonction InP/InGaAs sur GaAs. Micro et nanotechnologies/Microélectronique. Université des Sciences et Technologie de Lille - Lille I, 2005. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-00070835⟩
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