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Thèse : Étude de semi-conducteurs III-V non-stœchiométriques pour l’échantillonnage de signaux hyperfréquences

Thomas Demonchaux
Soutenance de thèse

Le 16 mai 2018 à 10h30
IEMN Amphithéâtre – Villeneuve d’Ascq

Abstract :

Découvert à la fin des années 80, l’arséniure de gallium épitaxié à basse température (GaAs-BT) présente des propriétés intéressantes pour des applications opto-électroniques. Ses propriétés sont intimement liées à la présence de défauts ponctuels, dont les niveaux profonds donnent des temps de vie compatibles avec son utilisation en tant que couche active dans des photo-commutateurs. Dans le but d’améliorer la connaissance actuelle sur l’origine physique du temps de vie et ainsi d’optimiser celui-ci, ce travail de thèse a consisté à mener une étude approfondie du matériau, en particulier en combinant des analyses macroscopiques avec une caractérisation microscopique. Il comporte cinq chapitres, le premier présentant un état des connaissances sur le GaAs-BT, le second décrivant les différentes techniques utilisées dans le cadre de cette étude. Le troisième chapitre s’intéresse à la composition chimique de la couche épitaxiée à basse température et à sa caractérisation structurale par diffractométrie des rayons X. Il révèle la croissance de composés ternaires ou quaternaires fortement dilués en phosphore et en indium et suggère la présence d’antisites d’éléments V. En raison de la présence de phosphore, il soulève la question de la nature chimique de ces antisites. Le chapitre suivant a pour objectif d’identifier les défauts ponctuels incorporés dans le matériau grâce à une étude par microscopie à effet tunnel à basse température. Bien que la majorité des défauts se différencient des antisites observés dans la littérature par un état de charge négatif et une apparence changeante au passage de la pointe, une analyse des conditions d’imagerie en fonction de la température confrontée à des calculs ab-initio indique la formation préférentielle d’antisites d’arsenic par rapport à la formation d’antisites de phosphore. Le dernier chapitre est consacré à la caractérisation du matériau après recuit. La particularité de cette partie repose sur la découverte que les antisites ne précipitent pas pour une température de croissance de 325°C et sont donc à l’origine du temps de vie le plus intéressant pour les applications souhaitées.

Jury members :

M. Alain Le Corre
M. Georges Bremond
M. Didier Stiévenard
M. Stéphane Formont
M. Bruno Grandidier
M. Xavier Wallart
Professeur, INSA Rennes
Professeur, INSA Lyon
Directeur de Recherche, CNRS, IEMN
Ingénieur, Thalès
Directeur de Recherche, CNRS, IEMN
Directeur de Recherche, CNRS, IEMN
Rapporteur
Rapporteur
Membre
Membre
Director
Co-directeur