Academic literature on the topic 'Alignements de bande'

Nous présentons les récents développements scientifiques et techniques liés aux sources lasers infrarouges en micro-cavités à base d’alliages germanium-étain (GeSn). Ces alliages sont des matériaux semi-conducteurs de la filière silicium compatibles avec les procédés de fabrication bas coût de l’industrie de la micro-électronique. Un des enjeux est d’obtenir un alignement direct de la structure de bande électronique avec ces éléments de la colonne IV.

Résumé La cartographie détaillée des moraines majeures et mineures de la région du parc Algonquin, à partir de l’interprétation de photographies aériennes à grande échelle et de levés de terrain, permet de corréler plus de 150 éléments discontinus de marge glaciaire qui peuvent être regroupés en trois alignements morainiques régionaux, nommés Algonquin I, II et III, disposés sur une bande orientée ONO-ESE d’une largeur de 20 km. Ces alignements sont antérieurs à la Moraine de Genesee, au sud-est du lac Nipissing, et aux déversements du Lac glaciaire Algonquin vers la Mer de Champlain, via les exutoires de White Partridge, Fossmill et Sobie-Guilmette. Ils sont corrélés latéralement avec les positions morainiques A, B et BC du lobe de l’Outaouais. L’alignement Algonquin III-Outaouais BC s’étend sur 250 km en Ontario. Il est associé vers l’est à la Moraine de Saint-Narcisse qui peut être suivie sur 750 km au Québec et dont l’âge se situe entre 10 700 et 10 500 BP (12,7-12,4 ka cal.). Vers l’ouest, au nord du lac Huron, il est probablement contemporain de la Moraine du lac Whiskey. Cette hypothèse permettrait de prolonger le tracé du front de l’Inlandsis laurentidien sur 400 kilomètres additionnels, pendant la halte majeure du début du Dryas récent correspondant à la Moraine de Saint-Narcisse au Québec.

Ce travail porte sur l'étude d'hétérostructures de semiconducteurs II-VI à alignements de bande de type II, en particulier sous forme de superréseaux. Il s'agit d'un système qui peut être prometteur pour une application photovoltaïque, et c'est dans cette optique qu'est orienté ce travail. Une première partie traite ainsi d'une réflexion conceptuelle sur l'apport des interfaces de type II au photovoltaïque.Nous présentons ensuite une étude sur la croissance de CdSe et ZnTe par épitaxie par jets moléculaires, sur différents substrats. Ces matériaux sont particulièrement intéressants et adaptés pour cette application car ils ont un gap direct, quasiment le même paramètre de maille, un alignement de bandes de type II, et le CdSe une bande interdite compatible avec le spectre solaire. Mais en contrepartie il s'agit de semiconducteurs binaires qui n'ont aucun atome en commun, de sorte que la croissance d'échantillons avec des épaisseurs précises à la monocouche près constitue un vrai défi. Pour cette raison nous avons procédé à une étude fine des interfaces grâce à des analyses de diffraction de rayons X et de microscopie en transmission, qui nous permet de conclure sur la nature chimique des atomes à proximité des interfaces.Vient ensuite une étude poussée de spectroscopie sur les effets des interfaces de type II sur les porteurs de charges, à travers leur énergie et cinétique de recombinaison. Nous avons développé un modèle analytique qui permet d'ajuster précisément toutes les caractéristiques observées en relation avec ces interfaces, et qui témoigne d'un mécanisme de séparation des charges très efficace. Nous montrons par la suite que ces effets observés sont des caractéristiques intrinsèques de toutes les interfaces de type II, indépendamment des matériaux et des structures, et que ceux-ci nous permettent d'extraire avec précision les valeurs des décalages de bandes entre différents matériaux à alignement de type II
This work focuses on the study of II-VI semiconductor heterostructures with type II band alignments, especially in the form of superlattices. This is a system that can be promising for photovoltaic applications, and my work is presented in this perspective. Thus the first part deals with a conceptual reflection on the contribution of type II interfaces for photovoltaics.In a second step I present a study on the growth of CdSe and ZnTe by molecular beam epitaxy on various substrates. These materials are particularly interesting and suitable for this application because they have a direct bandgap, are almost lattice-matched, present a type II band alignment, and CdSe shows a bandgap compatible with the solar spectrum. But in return these are binary semiconductors which have no atoms in common, so that the growth of samples with specific thicknesses close to the monolayer is challenging. For this reason we conducted a detailed study at the interfaces through analysis of X-ray diffraction and transmission electron microscopy, which allows us to conclude on the chemical nature of the atoms near the interfaces.This is followed by a detailed spectroscopy study on the effects of type II interfaces on the charge carriers through their energy and kinetics of recombination. We have developed an analytical model that allows to precisely adjust all the features observed in relation to these interfaces, and shows a very efficient charge separation mechanism. We show later that these effects are inherent characteristics of all interfaces of type II, regardless of materials and structures, and that they allow us to accurately extract the values of band offsets between different materials with type II band alignments

Dans ce travail de thèse, le comportement de l'interface de l'hétérojonction, le processus de croissance des grains cristallins et la couche tampon des cellules solaires à base de Sb₂2Se₃ ont été étudiés. La qualité de l'absorbeur et l'alignement des bandes d'énergie sont identifiés comme des paramètres clés pour réduire la densité de défauts et pour faciliter la séparation et le transport des porteurs de charge photogénérés. Une stratégie de dopage d'Al³⁺ dans la couche tampon de CdS a été introduite dans les cellules solaires Sb₂2Se₃. L'alignement des bandes d'énergie et la qualité de l'interface p-n ont été considérablement améliorés. Une courbure de bandes type "Spike-like" a été obtenue pour la meilleure cellule solaire avec un rendement de 8,41%. Deuxièmement, un procédé de recuit thermique rapide a également été développé et optimisé afin d'améliorer la qualité de la couche absorbeur de Sb₂2Se₃ avec une densité de défauts réduite. Le rendement des cellules solaires est augmenté à 9,03%. De plus, nous avons essayé de remplacer la couche tampon CdS toxique par un film ZnSnO respectueux de l'environnement avec en plus un band-gap plus large. Un rendement intéressant de 3,44% a été obtenue pour ces cellules solaires de Sb₂2Se₃ sans Cd
In this thesis, heterojunction interface behavior, grain growth process and alternative buffer layer of Sb₂Se₃ based solar cells were investigated. The absorber quality and the band alignment are identified as key parameters for reducing defect density and for facilitating the separation and the transport of photogenerated charge carriers. A strategy of Al³⁺ doping into the CdS buffer layer was introduced in Sb₂Se₃ solar cells. The band alignment and the interface quality have been significantly improved. A “spike-like” structure was obtained for the best device with an efficiency of 8.41%. Secondly, a rapid thermal annealing process has also been developed and optimized in order to improve the quality of Sb₂Se₃ absorber film with reduced defect density. The efficiency of the Sb₂Se₃ solar cells is increased to 9.03%. In addition, we have tried to replace the toxic CdS buffer layer with an environmentally friendly ZnSnO film with moreover a wider band gap. An interesting power conversion efficiency of 3.44% was achieved for the Cd-free Sb₂Se₃ thin-film solar cells

L'échec des modèles pour prévoir l'alignement de bandes dans un empilement MOS (métal-oxyde-semiconducteur) rend utile et intéressant une étude à l'échelle atomique. Nous exposons deux théories ab initio: d'abord la théorie de la fonctionnelle de la densité (DFT), dont dépendent les codes Abinit et Siesta utilisés pour étudier la nature quantique des matériaux ; puis la théorie de l'approximation GW qui corrige les niveaux d'énergies électroniques mal évalués avec l'approximation utilisée en DFT. Ces deux théories sont appliquées à chaque matériau composant l'empilement. Puis nous étudions la façon dont intervient le dipôle dans l'alignement de bandes. La méthode de Van de Walle et Martin est adaptée pour évaluer de façon précise ces alignements grâce à l'approximation GW. Enfin cette méthode est appliquée aux différentes interfaces oxyde/semiconducteur et métal/oxyde et montre que les alignements de bandes estimés par simulation tendent vers un accord avec les mesures expérimentales.

Ce travail porte sur l'étude d'hétérostructures de semiconducteurs II-VI à alignement de bandes de type II, en particulier sous forme de superréseaux. Il s'agit d'un système prometteur pour une application photovoltaïque, et c'est dans cette optique qu'est orienté ce travail. Une première partie traite ainsi d'une réflexion conceptuelle sur l'apport des interfaces de type II au photovoltaïque. La deuxième partie porte sur l'étude de la croissance de CdSe et ZnTe par épitaxie par jets moléculaires, sur différents substrats. Ces matériaux sont particulièrement intéressants et adaptés pour cette application car ils ont un gap direct, quasiment le même paramètre de maille, un alignement de bandes de type II, et le CdSe une bande interdite compatible avec le spectre solaire. De plus une structure basée sur un superréseau très courte période de ces matériaux permet de créer un absorbeur solaire aux propriétés modulables, qui peut s'approcher de l'absorbeur idéal, avec des contacts intrinsèquement adaptés. En contrepartie il s'agit de semiconducteurs binaires qui n'ont aucun atome en commun, de sorte que la croissance d'échantillons avec des épaisseurs précises à la monocouche près constitue un vrai défi. Pour cette raison nous avons procédé à une étude fine des interfaces grâce à des analyses de diffraction de rayons X et de microscopie en transmission, qui nous permet de conclure sur la nature chimique des atomes à proximité des interfaces. Vient ensuite une étude poussée de spectroscopie sur les effets des interfaces de type II sur les porteurs de charges, à travers leur énergie et cinétique de recombinaison. Nous avons développé un modèle analytique qui permet d'ajuster précisément toutes les caractéristiques observées en relation avec ces interfaces, et qui témoigne d'un mécanisme de séparation des charges très efficace. Nous montrons par la suite que ces effets observés sont des caractéristiques intrinsèques de toutes les interfaces de type II, indépendamment des matériaux et des structures, et que ceux-ci nous permettent d'extraire avec précision les valeurs des décalages de bandes entre différents matériaux à alignement de type II. Le dernier chapitre traite finalement du développement de cellules photovoltaïques basées sur les concepts étudiés dans cette thèse. Il aborde notamment les structures de dispositifs envisagées ainsi que nos premiers résultats de rendements de cellules basées sur des hétérostructures de semiconducteurs avec cet alignement de bandes.

L’irradiance solaire journalière reçue à la surface de la terre, en l’absence de nuages, est d’environ 250 W/m2. La conversion d’une partie de cette source d’énergie inépuisable est d’un intérêt immédiat pour notre vie de tous les jours. Au cours des quatre dernières décennies, un nombre important de travaux, consacrés à la photocatalyse, a été réalisé dans un contexte lié aux problèmes énergétiques et environnementaux mondiaux. Cette thèse est dédiée à l’étude théorique de matériaux semi-conducteurs, prometteurs pour des applications dans le domaine de la photocatalyse. Plus précisément, ce manuscrit est centré sur l’étude des propriétés électroniques et optiques des phases MQ (M = Al, Ga, In, Zn, Cd et Q = N, P, As, Sb, O, S, Se, Te) et des composés photocatalytiques BiVO4 et La2ZnTiO6. De plus, une nouvelle démarche permettant d’accéder aux positions absolues des bandes d'énergie de semi-conducteurs est proposée. L’ensemble de ces calculs permet de mieux comprendre le rôle joué par l'absorption de la lumière, la durée de vie « électron-trou » et les réactions d'oxydo-réduction sur l'efficacité d'un composé photocatalytique donné. À cette fin, nos calculs ont été réalisés en utilisant la théorie de la fonctionnelle de la densité (DFT), mais aussi des approches basées sur des fonctionnelles hybrides
In a clean full Sun sky, the daily average solar irradiance coming into Earth surface is approximately 250 W/m2. Converting a part of this inexhaustible solar energy is of direct interest for our everyday-life. Over the past four decades, an important number of investigations, devoted to photocatalysis, have been carried out in a context related to global energy issues and environmental water and air pollution control. This thesis aims at the theoretical description of semiconductor materials which are promising for photocatalytic applications. We focused our discussion on the electronic and optical properties of MQ phases (M = Al, Ga, In, Zn, Cd and Q = N, P, As, Sb, O, S, Se, Te), the visiblelight photocatalytic compounds BiVO4 and La2ZnTiO6. In addition, a new strategy to access the absolute energy band positions of semiconductors is proposed. All these calculations allow to better understand the role played by the light absorption, the electron-hole lifetime and the redox reactions on the efficiency of a given photocatalytic compound. For such purpose, our calculations have been realized using standard density functional theory (DFT) approaches, but also hybrid functionals

Solar photo(electro)chemical (PEC) water splitting is regarded as a promising ways of renewable hydrogen production. Especially, type 2 PEC systems, in which the necessary energy needed to split water can be supplied by two complimentary photoabsorbers, have the potential to economically compete with steam methane reforming, the conventional hydrogen production method. In this work, BiVO4 and CuFeO2 were chosen to perform the water oxidation and water reduction reaction, respectively. However, according to literature additional contact materials are required to achieve a reasonable water splitting performance. The exact benefits of these contact materials have not yet been completely elucidated. Therefore, we opted in this work to investigate the junction properties of certain BiVO4 and CuFeO2 based heterostructures through so called interface experiments, whereby a certain contact material was stepwise sputtered onto a BiVO4 or CuFeO2 substrate, performing photoelectron spectroscopy measurements in between each deposition step. In this way we could interpret the band alignment between the substrate and the contact material, as well as determine the Fermi level tunability for the studied photoabsorbers. In parallel, new anisotropic CuFeO2 and BiVO4 based heterostructured powders were created through photodeposition. In particular, silver, platinum, cobalt(oxy)(hydr)oxide and nickel(oxy)(hydr)oxide were successfully deposited onto anisotropically shaped BiVO4 and CuFeO2 powders. These powders were tested as well for their performance in photochemical water splitting.

Les nanofils semiconducteurs suscitent un vif intérêt tant pour leurs propriétés fondamentales originales que pour leurs applications potentielles en opto- et nano-Électronique. La physique des nanofils et en particulier des matériaux à la base est difficile à caractériser. Dans ce contexte, la simulation numérique peut apporter des réponses quantitatives aux problèmes posés par ces objets et aider à explorer leur potentiel. En particulier, leur cristallisation se fait dans une phase hexagonale wurtzite mais avec des fautes d’empilement qui donnent lieu à des insertions de séquence cubique. La structure cubique blende de zinc a été largement étudiée, les différents aspects physiques des semiconducteurs l’adoptant sont bien illustrés dans la littérature. Par contre, ils sont mal compris en phase wurtzite. C’est pourquoi, l’étude des propriétés structurales et électroniques des cristaux III-V et hétérostructures wurtzite a fait l’objet du présent travail. En particulier, je me suis intéressée à déterminer les paramètres structuraux et électroniques d’ InAs et InP. Pour aborder ces problématiques il convient de trouver une méthode théorique adaptée. Dans ce contexte, les modélisations ab initio permettent d’explorer les propriétés globales sans une connaissance expérimentale à priori des systèmes étudiés. Elles reposent sur la résolution variationnelle de l’équation de Schrödinger qui est lourde d’un point de vue computationnel. Il existe donc toute une hiérarchie de modèles plus ou moins sophistiqués qui approchent plus ou moins la solution exacte du problème. Dans le cadre de ce travail, j’ai utilisé la théorie de la fonctionnelle de la densité qui reproduit les résultats expérimentaux de structures mais peine à évaluer les niveaux énergétiques vides. Cette difficulté est due à la définition des effets à N corps et notamment aux effets de corrélation entre les électrons. L’erreur dans l’évaluation des énergies est corrigée grâce à la correction apportée par l’approximation GW ou les fonctionnelles hybrides. Ainsi, j’ai pu obtenir des structures électroniques correctes et exploitables afin de déterminer les potentiels de déformation. Il est notamment possible de faire varier la composition des nanofils de long de leur axe de croissance afin d’y introduire des jonctions p-N, des boîtes quantiques ou des barrières tunnel. Ces hétérostructures offrent de multiples opportunités : la faisabilité de transistors, de diodes à effet tunnel résonant ou de dispositifs à un électron basés sur les nanofils de silicium ou de III-V a ainsi déjà été démontrée. Ces matériaux permettent de réaliser des hétérostructures inédites car ils peuvent s’accommoder de forts désaccords de maille en déformant leur surface. La relaxation des contraintes structurales a toutefois un impact important sur leurs propriétés électroniques et optiques. Un des paramètres importants pour bien comprendre le comportement de ces structures quantiques est l’offset électronique ou la discontinuité énergétique. Il a été calculé pour le système InAs/InP et confronté à des études expérimentales suivant les directions de croissance
Semiconductor nanowires are attracting much attention both for their original properties and their potential applications in opto- and nanoelectronics. The physics of nanowires and in particular materials at the base is poorly understood and difficult to characterize. In this context, the numerical simulation can provide quantitative answers to the problems posed by these objects and help to explore their potential. In particular, their crystallization is in a wurtzite (WZ) hexagonal phase but with stacking faults that result in insertions of cubic sequences. The zinc blende structure has been widely studied; the various structural, electronic and optical properties of semiconductor materials adopting this structure are well illustrated and discussed in the literature. On the other side, these properties are poorly understood for WZ. Study of WZ III-V materials and related heterostructures is the subject of this work. In particular, I have simulated the structural and electronic properties of relaxed InAs and InP and under strain condition. ab initio modeling or first principle may explore structural, electronic and dynamics of matter without any experimental prior knowledge. Here, DFT calculations are performed to model the structural and electronic properties of WZ InAs and InP. The error in the evaluation of conduction energy states has been circumvented with the use of GW approximation and hybrid functionals. Finally, I have studied band offset alignment and polarizations effects in InAs/InP WZ system

Phases organiques luminescentes qui sont incorporés dans une matrice inorganique conductrice est proposé dans cette étude pour la couche active d'une diode émettant de la lumière hybride. Dans ce composite, le colorant organique joue le rôle de site de recombinaison radiative de porteurs de charge qui sont injectées dans la matrice de transport ambipolaire inorganique. Comme l'un des combinaisons de matériaux de candidat, bicouche et des films minces composites de ZnSe et un complexe d'iridium rouge (Ir(BPA)) émetteur de lumière organique ont été préparé in situ par UHV technique d'évaporation thermique. Les alignements de bande d'énergie mesurée par spectroscopie de photoélectrons (PES) pour le ZnSe/Ir(BPA)et deux couches de ZnSe+Ir(BPA) révèlent que le composite HOMO et LUMO du colorant organique sont positionnées dans la largeur de bande interdite de ZnSe. Cette gamme offre les forces motrices énergiques nécessaires pour les transferts d'électrons et de trous de ZnSe à Ir(BPA). Par l'interprétation des données du PES,la composition chimique des interfaces ont également été déterminés. Le ZnSe/Ir(BPA) interface est réactive, même si elle est d'une pureté de matériaux de haute.Pendant ce temps, l'Ir (BPA)/ZnSe interface ne présente pas la pureté matériel. Ceci est représenté à la nature de ZnSe évaporation comme Zn particuliers et des fluxSE2, associée à des interactions chimiques avec le Ir(BPA) substrat. L'interface est,de ce fait, composé d'une multitude de phases, les phases de Se0, ZnSe rares, réduit Se et oxydé molécules de colorant, et de Zn qui sont intercalées atomes dans leIr(BPA) substrat. PES des composites ZnSe+Ir(BPA) révèle des tendances similaires à l'Ir(BPA)/ZnSe interface. A des émissions de lumière rouge surfaciques et intermittents fanées ont été observés à partir de dispositifs qui incorporent couches alternées séquences de ZnSe et Ir(BPA) pour la couche active
Luminescent organic phases that are embedded in a conductive inorganicmatrix is proposed in this study for the active layer of a hybrid light-emitting diode. Inthis composite, the organic dye acts as the radiative recombination site for chargecarriers that are injected into the inorganic ambipolar transporting matrix. As one ofthe candidate material combinations, bilayer and composite thin films of ZnSe and ared iridium complex (Ir(BPA)) organic light emitter were prepared in situ via UHVthermal evaporation technique. The energy band alignments measured byphotoelectron spectroscopy (PES) for the ZnSe/Ir(BPA) bilayer and ZnSe+Ir(BPA)composite reveal that the HOMO and LUMO of the organic dye are positioned in theZnSe bandgap. This lineup provides the required energetic driving forces for electronand hole transfers from ZnSe to Ir(BPA). By interpreting PES data, the chemicalcomposition of the interfaces were also determined. The ZnSe/Ir(BPA) interface isreactive even though it is of high material purity. Meanwhile, the Ir(BPA)/ZnSeinterface does not exhibit material purity. This is accounted to the nature of ZnSeevaporation as individual Zn and Se2 fluxes, coupled with chemical interactions withthe Ir(BPA) substrate. The interface is, thereby, composed of an abundance of Se0phases, sparse ZnSe phases, reduced Se and oxidized dye molecules, and Znatoms that are intercalated into the Ir(BPA) substrate. PES of the ZnSe+Ir(BPA)composites reveals similar trends to the Ir(BPA)/ZnSe interface. A faded areal andintermittent red light emissions were observed from devices that incorporatedalternating layer sequences of ZnSe and Ir(BPA) for the active layer

Photocatalytic processes over semiconducting oxide surfaces have attracted worldwide attention aspotentially efficient, environmentally friendly and low cost methods for water/air purification as well as forrenewable hydrogen production. However, some limitations to achieve high photocatalytic efficiencies havebeen found due to the fast recombination of the charge carriers. Development of heterostucture photocatalystsby depositing metals on the surface of semiconductors or by coupling two semiconductors with suitable bandedge position can reduce recombination phenomena by vectorial transfer of charge carriers. To draw newprospects in this domain, three different kinds of heterostructures such as n-type/n-type semiconductor(SnO2/ZnO), metal/n-type semiconductor (RuO2/TiO2 and RuO2/ZnO) and p-type/n-type semiconductor(NiO/TiO2) heterojunction nanomaterials were successfully prepared by solution process. Their composition,texture, structure and morphology were thoroughly characterized by FTIR, X-ray diffraction (XRD), Ramanspectroscopy, transmission electron microscopy (TEM) and N2 sorption measurements. On the other hand, asuitable combination of UV-visible diffuse reflectance spectroscopy (DRS), X-ray photoelectron spectroscopy(XPS) and ultraviolet photoemission spectroscopy (UPS) data provided the energy band diagram for eachsystem. The as-prepared heterojunction photocatalysts showed higher photocatalytic efficiency than P25 TiO2for the degradation of organic dyes (i.e. methylene blue and methyl orange) and the production of hydrogen.Particularly, heterostructure RuO2/TiO2 and NiO/TiO2 nanocomposites with optimum loading of RuO2 (5 wt %)and NiO (1 wt %), respectively, yielded the highest photocatalytic activities for the production of hydrogen.These enhanced performances were rationalized in terms of suitable band alignment as evidenced by XPS/UPSmeasurements along with their good textural and structural properties. This concept of semiconductingheterojunction nanocatalysts with high photocatlytic activity should find industrial application in the future toremove undesirable organics from the environment and to produce renewable hydrogen.

Les antimoniures sont des semi-conducteurs III-V prometteurs pour le développement de dispositifs optoélectroniques puisqu'ils ont une grande mobilité d'électrons, une large gamme spectrale d'émission ou de détection et offrent la possibilité de former des hétérostructures confinées dont la recombinaison est de type I, II ou III. Bien qu'il existe plusieurs publications sur la fabrication de dispositifs utilisant un alliage d'In(x)Ga(1-x)As(y)Sb(1-y) qui émet ou détecte à une certaine longueur d'onde, les détails, à savoir comment sont déterminés les compositions et surtout les alignements de bande, sont rarement explicites. Très peu d'études fondamentales sur l'incorporation d'indium et d'arsenic sous forme de tétramères lors de l'épitaxie par jets moléculaires existent, et les méthodes afin de déterminer l'alignement des bandes des binaires qui composent ces alliages donnent des résultats variables. Un modèle a été construit et a permis de prédire l'alignement des bandes énergétiques des alliages d'In(x)Ga(1-x)As(y)Sb(1-y) avec celles du GaSb pour l'ensemble des compositions possibles. Ce modèle tient compte des effets thermiques, des contraintes élastiques et peut aussi inclure le confinement pour des puits quantiques. De cette manière, il est possible de prédire la transition de type de recombinaison en fonction de la composition. Il est aussi montré que l'indium ségrègue en surface lors de la croissance par épitaxie par jets moléculaires d'In(x)Ga(1-x)Sb sur GaSb, ce qui avait déjà été observé pour ce type de matériau. Il est possible d'éliminer le gradient de composition à cette interface en mouillant la surface d'indium avant la croissance de l'alliage. L'épaisseur d'indium en surface dépend de la température et peut être évaluée par un modèle simple simulant la ségrégation. Dans le cas d'un puits quantique, il y aura une seconde interface GaSb sur In(x)Ga(1-x)Sb où l'indium de surface ira s'incorporer. La croissance de quelques monocouches de GaSb à basse température immédiatement après la croissance de l'alliage permet d'incorporer rapidement ces atomes d'indium et de garder la seconde interface abrupte. Lorsque la composition d'indium ne change plus dans la couche, cette composition correspond au rapport de flux d'atomes d'indium sur celui des éléments III. L'arsenic, dont la source fournit principalement des tétramères, ne s'incorpore pas de la même manière. Les tétramères occupent deux sites en surface et doivent interagir par paire afin de créer des dimères d'arsenic. Ces derniers pourront alors être incorporés dans l'alliage. Un modèle de cinétique de surface a été élaboré afin de rendre compte de la diminution d'incorporation d'arsenic en augmentant le rapport V/III pour une composition nominale d'arsenic fixe dans l'In(x)Ga(1-x)As(y)Sb(1-y). Ce résultat s'explique par le fait que les réactions de deuxième ordre dans la décomposition des tétramères d'arsenic ralentissent considérablement la réaction d'incorporation et permettent à l'antimoine d'occuper majoritairement la surface. Cette observation montre qu'il est préférable d'utiliser une source de dimères d'arsenic, plutôt que de tétramères, afin de mieux contrôler la composition d'arsenic dans la couche. Des puits quantiques d'In(x)Ga(1-x)As(y)Sb(1-y) sur GaSb ont été fabriqués et caractérisés optiquement afin d'observer le passage de recombinaison de type I à type II. Cependant, celui-ci n'a pas pu être observé puisque les spectres étaient dominés par un niveau énergétique dans le GaSb dont la source n'a pu être identifiée. Un problème dans la source de gallium pourrait être à l'origine de ce défaut et la résolution de ce problème est essentielle à la continuité de ces travaux.
Antimonide-based semiconductors are promising in the development of optoelectronic devices considering that the high electron mobility, the possibility to emit or absorb light for a large number of wavelengths in the infrared region and the change in recombination type for confined heterostructure make them a prime subject of research. A good number of publications are aimed at developing devices based on In(x)Ga(1-x)As(y)Sb(1-y) alloys to emit or detect a specific wavelength without giving much information about the composition determination or the band alignment. There are only a few fundamental studies about the incorporation of indium and none about the incorporation of arsenic tetramers by molecular beam epitaxy. Also, the values of the band offsets between binary compounds forming the In(x)Ga(1-x)As(y)Sb(1-y) alloys diverge and the methods used to do so are sometimes arbitrary. A model was constructed and predicts the band alignment between In(x)Ga(1-x)As(y)Sb(1-y) alloys and GaSb for any values of x and y. This model considers thermal effects, strain and confinement for quantum wells. Therefore, it is possible to predict the type of recombination for any composition. Indium atoms tend to segregate on the surface while the growth of In(x)Ga(1-x)Sb on GaSb is taking place by molecular beam epitaxy. This behavior has already been seen before and the work presented here corroborates this observation. It is possible to build up a thin layer of indium on the surface prior to the growth of the alloy to avoid a change of composition in the layer. The thickness of this layer is dependent on the temperature of the substrate and can be evaluated with a simple model of segregation. In the case of a quantum well, there will be another interface where the indium floating on the surface will incorporate. To avoid the formation of a long gradient of composition at this interface, it is recommended to grow a few monolayers of GaSb at low temperature without a growth interruption. This way, the indium will incorporate rapidly and leave a sharp interface. The ratio between the indium beam equivalent pressure and the beam equivalent pressure of indium and gallium gives the nominal composition and is the same as the measured composition by XRD in the alloy. The incorporation of arsenic tetramers is not as straightforward in In(x)Ga(1-x)As(y)Sb(1-y) alloys and is shown to decrease when the V/III ratio is increased as measured by XRD. A simple kinetic model explained that this behavior is caused by antimony occupying a large fraction of the surface. The dissociation of tetramers into dimers is a reaction of second order and the tetramers occupy two sites on the surface and makes the incorporation a slower process. Therefore, the use of arsenic tetramers is not the best choice for a good control on the arsenic composition in the layer. In(x)Ga(1-x)As(y)Sb(1-y) quantum wells were grown on GaSb and were optically characterized to observe the transition of type I recombination to type II. This transition could not be corroborated because all the measurements showed an unknown transition related to the GaSb buffer layer. The origin of this optical signature could not be identified, but may be related to a contaminant in the gallium cell. Identifying the source of this problem and solving it will be essential to go further and observe the transition of type I to type II.