Growth and caracterization of aluminium nitride nanostructures by PECVD / Croissance et caractérisation de nanostructures de nitrure d aluminium par PECVD
- Authors
- Publication Date
- Jan 01, 2013
- Source
- OpenGrey Repository
- Keywords
- Language
- French
- License
- Unknown
Abstract
Le nitrure d aluminium (AlN) est un semi-conducteur suscitant un vif intérêt pour l optoélectronique. Avec une bande interdite de 6,2 eV, il pourrait permettre d atteindre les longueurs d onde de l UV profond. L objectif de ce travail de thèse est d obtenir, de comprendre et de maîtriser la croissance (densité, taille) de nano-ilots d AlN élaborés par PECVD (dépôt chimique en phase vapeur assisté par plasma) sur des substrats monocristallins plans puis nanostructurés. Un travail de maîtrise du procédé et d optimisation des conditions opératoires pour l obtention de nano-ilots d AlN a été nécessaire. La compréhension des phénomènes de surface, ainsi que de l influence des paramètres de dépôt a constitué une grande partie du travail, les plus importants étant les suivants : la température de dépôt, le ratio V/III de débit des précurseurs et la polarisation RF du substrat. La morphologie des dépôts a été caractérisée par microscopie à force atomique, microscopie électronique en transmission. La microstructure des films a quant à elle été étudiée par diffraction des rayons X et des électrons (MET). L étude des caractéristiques microstructurales et optiques des dépôts obtenus a abouti à la démonstration d un effet de confinement quantique par des mesures ellipsométriques. Un mécanisme de croissance d AlN issu de la corrélation des résultats des caractérisations mises en oeuvre est finalement proposé. Enfin, des essais de croissance sur des substrats gabarits ont été initiés. / Aluminium nitride (AlN) is a semiconductor of great interest in optoelectronics. With a band gap of 6.2 eV, it makes it possible to reach deep UV wavelengths. The aim of this PhD thesis is to obtain, understand and manage growth (density, size) of AlN nano-islands produced by PECVD (plasma enhanced chemical vapor deposition) on plane and nanostructured monocrystalline substrates. A huge work relative to process control and optimization of operating conditions in order to obtain AlN nano-islands was necessary. The comprehension of surface phenomena, as well as the influence of deposition parameters has been the major part of the work, the most important parameters being: the deposition temperature, the precursors flow ratio and the substrate RF-bias. The morphology of the films was characterized by atomic force microscopy and transmission electron microscopy. Their microstructure has been studied by X-ray diffraction and electron diffraction (TEM). The study of microstructural characteristics and optical properties of the obtained deposits led to the demonstration of a quantum confinement effect through ellipsometric measurements. A growth mechanism of AlN stemming from a correlation of characterizations data is eventually proposed. Finally, growth trials on templates have been initiated. / LIMOGES-BU Sciences (870852109) / Sudoc / Sudoc / France / FR
