Croissance et caractérisation de nanostructures de nitrure d'aluminium par PECVD

Discipline

Matériaux Céramiques et Traitements de Surface

Classification

Sciences de l'ingénieur

Mots-clés libres

plasmas, nanomatériaux, optoélectronique, dépôt chimique en phase vapeur (CVD), nitrure d'aluminium

Mots-clés

Dépôt chimique en phase vapeur activé par plasma - Thèses et écrits académiques,

Nitrure d'aluminium - Thèses et écrits académiques,

Nanostructures - Thèses et écrits académiques,

Microscopie à force atomique - Thèses et écrits académiques,

Optoélectronique - Thèses et écrits académiques,

Rayons X -- Diffraction - Thèses et écrits académiques

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.