Étude par Epitaxie en Phase Vapeur aux OrganoMétalliques de la croissance sélective de Nano-Hétéro-Structures de matériaux à base de GaN. - TEL - Thèses en ligne Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2009

GaN based materials NanoHeteroStructures Selective Area Growth study by MetalOrganic Vapor Phase Epitaxy.

Étude par Epitaxie en Phase Vapeur aux OrganoMétalliques de la croissance sélective de Nano-Hétéro-Structures de matériaux à base de GaN.

Résumé

GaN based wide bandgap semiconductor materials nanostructures have a tremendous potential for the synthesis of innovative optoelectronical devices emitting in the UV region (190-340nm). Thus, the feasibility of the nanoscale growth must be demonstrated. Selective Area Growth (SAG) extended to the nanoscale (NSAG for NanoSAG) is a excellent choice for growing nanostructures. This technique is based on localized growth of the material on substrates partially covered by dielectric masks. NSAG technique allows the elaboration of highly mismatched materials thanks to singular stress relief mechanisms available at nanoscale which decrease the density of dislocation. The first part of the work consists in the implementation of the GaN selective epitaxy on GaN template substrate at the micrometer and nanometer scales by metal organic vapor phase epitaxy. In a second time, the NSAG technique is used for the growth of GaN nanostructures on SiC-6H substrate and AlN template substrate. Nanostructures present a good surface morphology with smooth crystallographic surface side walls and a good dimensional homogeneity. The influence of the growth conditions and the geometric pattern defined in the dielectric mask on the nanostructures growth is evidenced. Finally transmission electronic microscopy and X-rays nano-diffraction by synchrotron radiation are used for the deep structural study of the nanostructures.
La nano-structuration de matériaux semiconducteurs à grand gap à base de GaN fait l'objet d'un très grand intérêt de par son potentiel pour l'élaboration de composants optoélectroniques innovants émettant dans la gamme spectrale de l'ultraviolet (190-340nm). Le contrôle de la croissance à l'échelle nanométrique doit être ainsi démontré. L'épitaxie sélective ou SAG (Selective Area Growth) étendue au domaine nanométrique (NSAG pour NanoSAG) est un excellent choix pour l'élaboration de nanostructures de semiconducteur. Cette technique consiste en la croissance localisée du matériau sur un substrat partiellement recouvert d'un masque en diélectrique. La NSAG permet l'élaboration d'hétéro-structures en fort désaccord de maille grâce aux mécanismes singuliers de relaxation des contraintes à l'intérieur des nanostructures qui réduisent considérablement la densité de dislocations créées. La première partie de la thèse porte sur la mise en œuvre de l'épitaxie sélective du GaN sur pseudo-substrat de GaN à l'échelle micrométrique puis nanométrique par la technique d'épitaxie en phase vapeur aux organométalliques. Dans un deuxième temps, la NSAG est utilisée pour l'épitaxie de nanostructures de GaN sur substrats de SiC-6H et pseudo-substrat d'AlN. Les nanostructures sont définies par des facettes cristallographiques lisses et présentent une bonne homogénéité dimensionnelle. L'influence des conditions de croissances et des motifs définis dans le masque sur la croissance des nanostructures est étudiée. La microscopie électronique en transmission et la nano-diffraction des rayons X par rayonnement synchrotron sont utilisées pour l'analyse structurale approfondie des nanostructures.
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  • HAL Id : tel-00457306 , version 1

Citer

Jérôme Martin. Étude par Epitaxie en Phase Vapeur aux OrganoMétalliques de la croissance sélective de Nano-Hétéro-Structures de matériaux à base de GaN.. Matière Condensée [cond-mat]. Université de Metz, 2009. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-00457306⟩
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