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Univ. Paris-Saclay
Propriétés structurales, optiques et électroniques des couches d'InN et hétérostructures riches en indium pour applications optoélectroniques
Geeta Rani Mutta
CIMAP - Centre de recherche sur les Ions, les MAtériaux et la Photonique
Mercredi 27/06/2012, 00:00
CIMAP (Caen),

Manuscrit de la thèse (Thèse en ligne)


Résumé :

Les semi-conducteurs nitrures (AlN, GaN, InN) focalisent une activité de recherche intense en raison de nombreuses applications comme les diodes électroluminescentes, les composants de puissance ou hyperfréquence. Dans cette recherche, nous avons abordé le travail sous deux angles: a) la conduction électrique dans les couches d'InN produites par croissance épitaxiale aux jets moléculaires assistée par plasma (PAMBE) et une recherche sur l'origine de la forte émission bleue dans les puits de quantiques d'InGaN/GaN. L'accumulation d'électron en surface dans les couches d'InN constitue une limitation importante pour la fabrication de composants. Au cours de ce travail, nous avons exploré l'utilisation des mesures de bruit de basse fréquence sur les couches d'InN et pu accéder à leur conductivité électrique en volume. L'étude des puits quantiques d'InGaN/GaN, obtenue par croissance épitaxiale aux jets moléculaires (MBE) ou épitaxie en phase vapeurs aux organométalliques (MOVPE) , a été effectuée par analyses de la microstructure par microscopie électronique en transmission (MET, HRTEM et STEM) en corrélation avec les propriétés optiques d'un grand nombre d'échantillons provenant de conditions de croissance différentes. Ce travail nous a permis d'acquérir une vision plus critique du rôle des conditions de fabrication et des paramètres comme la morphologie, les fluctuations de composition et la présence des défauts en V sur les explications actuellement avancées pour la forte efficacité d'émission dans les puits quantiques d' InGaN/GaN.

InN – InGaN – PAMBE – MOVPE – MET – STEM – HRSTEM – bruit basse fréquence – conduction électrique en volume – puits quantique – fluctuations de composition


Structural, optical and electronic properties of InN films and In rich heterostructures for optoelectronic applications

The nitride semiconductors (AlN, GaN, InN) are subject to a large research effort due to their numerous applications, such as light emitting diodes, high power and high frequency components. The aim of this work has been twofold: to investigate the electrical conduction in InN layers and the origin of the high emission efficiency in InGaN/GaN Quantum Wells (QWs). The surface electron accumulation in InN layers is still an important limitation to device applications. We have explored this point using low frequency noise measurements on Plasma Assisted Molecular Beam Epitaxy (PAMBE) InN layers and we demonstrated that the bulk electrical conductivity of InN can be accessed. The investigation of quantum wells produced by Molecular Beam Epitaxy (MBE) or Metalorganic Vapour Phase Epitaxy (MOVPE), has been carried out through microstructural analyses by Transmission Electron Microscopy techniques(TEM, HRTEM, STEM) in correlation with optical properties on a large number of samples grown in different growth conditions. This experimental work has allowed us to obtain a critical view on the role of the growth conditions and such parameters as the well morphology, composition fluctuations, as well as the V shaped defects on the current explanations of high emission efficiency in InGaN/GaN QWs.

InN – InGaN – GaN – PAMBE – MBE – MOVPE – TEM – HRTEM – STEM – low frequency noise – bulk electrical conduction – quantum wells – In compositional fluctuations.

Contact : Pierre RUTERANA.

Contact : Luc BARBIER

 

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