Academic literature on the topic 'Arséniure d'indium'

La croissance de gaas/si et gaas/inp est attrayante a plusieurs titres pour la realisation de circuits optoelectroniques. Dans les deux cas l'ecart de parametres de maille est de 4,1% pour gaas/si et -3,7% pour gaas/inp ainsi que la difference des coefficients de dilatation thermique sont sources de defauts lineaires et plans. Au cours de ce travail nous avons caracterise par met conventionnelle et en haute resolution des couches de gaas deposees sur si et inp par differentes techniques epitaxiales et nous nous sommes particulierement interesses aux mecanismes de nucleation des dislocations d'interface et a la reduction de la densite des dislocations de volume qui est de l'ordre de 10#9 cm##2 pour des couches n'ayant subi aucun traitement. Plusieurs processus ont ete etudies pour reduire cette densite: l'introduction de superreseaux faiblement contraints de (gaas/alas) a differentes distances de l'interface et avec differentes periodicites, l'application de recuits post-croissance standards, l'introduction de cycles thermiques ou de recuits de croissance ou de superreseaux contraints (gainas/gaas) ne permettait d'atteindre que des densites de l'ordre de 210#7 cm##2. Cette densite loin des 10#4 cm##2 souhaites semble etre une propriete des heterostructures a fort desaccord de parametre (f>3%)

Les Transistors Bipolaires à Hétérojonction fonctionnent à hautes fréquences sous des tensions d'environ 5V, en particulier dans le système de matériaux InP/InGaAs. Il est souhaitable d'obtenir ces performances non pas sur InP mais sur GaAs, substrat plus robuste, disponible en taille supérieure et préféré en industrie. Un buffer métamorphique GaAs → InP est alors requis pour relaxer la contrainte due au désaccord de paramètre de maille. Cette thèse porte sur la croissance par Epitaxle par Jets Moléculaires pour de tels buffers et pour des TBH InP/lnGaAs à base fortement dopée au béryllium. Les buffers sont évalués via un protocole expérimental dédié au TBH, associant des caractérisations "matériaux" (photoluminescence, Double Diffraction des rayons X, microscopies optique et à force atomique AFM) et électriques (diodes métamorphiques). Nous comparons ainsi les deux processus de relaxation possibles: avec introduction progressive de la contrainte sur buffer graduel In(Ga)AIAs, abrupte sur buffer uniforme InP. Le rôle de la cinétique des adatomes III en front de croissance sur le processus graduel est démontré. Les performances des TBH métamorphiques InP/InGaAs épitaxiés sur GaAs via un buffer graduel InGaAIAs sont au final proches de celles des TBH de référence sur InP.

Les circuits fonctionnent à des fréquences toujours plus élevées. L'objectif de ce travail est de réaliser une technologie HEMT AlInAs/GaInAs; sur InP ou métamorphique sur GaAs, à désertion ou à enrichissement pour la conception de circuits d'architecture complexe fonctionnant à des débits au-delà de 100 Gb/s ou en gamme d'onde millimétriques. Après avoir modélisé la structure d'un HEMT à enrichissement, nous étudions la technologie la plus adaptée à la réalisation de transistors. Un HEMT N-OFF AlInAs/GaInAs métamorphique sur GaAs est obtenu (LG= 0,13 µm, fT = 155 GHz). Enfin, nous développons une technologie à double seuil. Les HEMTs ON AlInAs/GaInAs sur InP réalisés ont une tension de pincement de -0,48 V, (LG= 0,1 µm, fT = 210 GHz). Les HEMTs OFF réalisées ont une tension de pincement de 0 V (LG= 0. 14 µm, fT = 160 GHz). Ces transistors, à l'état de l'art, peuvent être réalisés sur le même substrat et ouvrent des perspectives pour la réalisation de circuits à haute fréquence.

Le sujet de cette thèse concerne la caractérisation et la modélisation de la diffusion du dopant béryllium dans des structures épitaxiées III-V, et plus particulièrement dans les composés ternaires gainas et quaternaires GaInAsP, en accord de maille sur InP. Ces matériaux sont à la base d'une famille de transistors bipolaires a hétérojonctions (TBH), voués à l'intégration optoélectronique des circuits dédiés au traitement des communications par fibre optique. L'obtention de bonnes performances ainsi que l'assurance d'une bonne fiabilité exigent à la fois une parfaite maîtrise, lors de l'élaboration des hétérostructures, de la localisation de la région de base dopée généralement Be, et le maintien de ce confinement sous les contraintes imposées par le fonctionnement (gravure, métallisation,). Des structures épitaxiées représentant des homostructures gainas dont une couche dopée Be (310 1 9 cm 3) est insérée entre deux couches non dopées ont été fabriquées par CBE (Chemical Beam Epitaxy) et GSMBE (Gas Source Molecular Beam Epitaxy). D'autres structures analogues en GaInAsP, ainsi que des hétérostructures GaInAs/InP et GaInAs / GaInAsP ont également été fabriquées par GSMBE. Apres traitement thermique (RTA) de l'ensemble des échantillons dans une gamme de 700-900°C et pour des temps de paliers inférieurs à 4 minutes, les profils de diffusion du Be en profondeur ont été relevés par SIMS (Secondary Ion Mass Spectrometry) et les profils électriques par Polaron. En parallèle avec notre étude expérimentale, plusieurs formes du mécanisme kick-out tirés du modèle substitutionnel-interstitiel de diffusion (SID) ont été implémentés en tenant compte des effets de champ électrique et du niveau de Fermi. En calculant les différents paramètres d'ajustement, les courbes simulées semblent finalement mieux ajuster l'ensemble des profils expérimentaux GSMBE en supposant l'interstitiel de Be neutre.

Les composés d'arséniure et d'antimoniure d'indium figurent parmi les candidats les plus prometteurs pour la conception de dispositifs quantiques, grâce à leurs propriétés électroniques supérieures telles que la haute mobilité des électrons et leur fort couplage spin-orbite. Cependant, leur déploiement est souvent entravé par le désaccord de maille qu'ils possèdent avec les substrats III-V conventionnels et qui les rend défectueux. Cette thèse propose une solution pour fabriquer des nanostructures d'InAs et d'InSb de bonne qualité, grâce à une croissance sélective par épitaxie par jets moléculaires dans des ouvertures de SiO2.Une étude structurale et morphologique de couches bi-dimensionnelles et de nanofils d'InAs et InSb sur des substrats de GaAs ou d'InP orientés suivant les directions [001] et [111] a été réalisée. L'optimisation des paramètres de croissance a conduit à la fabrication de nanostructures planaires continues et facettées avec une minimisation des défauts émergents. Ces systèmes ont ensuite été étudiés par microscopie à effet tunnel à quatre pointes en ultravide, technique qui permet de s'astreindre de la fabrication d'électrodes pour caractériser les propriétés de transport. La comparaison du transport dans des nanofils InAs reconstruits en surface et des nanofils cœur-coquille InAs/GaSb a révélé l'intérêt d'une encapsulation des nanofils d'InAs pour augmenter sensiblement la mobilité électronique dans les nanofils.Contrairement aux nanofils d'InAs, qui peuvent être protégés par une fine couche d'arsenic pour éviter l'oxydation de leur surface pendant leurs transferts à l'air, il n'existe pas de protection efficace pour l'InSb. Aussi, la dernière partie de la thèse porte sur la caractérisation de la désoxydation des surfaces d'InSb (001) et (111) en combinant la spectroscopie Raman et la microscopie à effet tunnel. Cette dernière étude ouvre la voie à des mesures ultérieures de transport de nanofils InSb par microscopie à effet tunnel à quatre pointes.En conclusion, la qualité structurale et électronique des nanofils d'InAs et InSb réalisée dans ce travail est compatible avec le régime de transport balistique. Ces résultats jettent les bases pour la fabrication de structures III-V plus complexes actuellement recherchées pour la conception de dispositifs quantiques
In the landscape of electronic device fabrication, the semiconductor compounds indium arsenide (InAs) and indium antimonide (InSb) have emerged as materials of significant interest for high-speed telecommunications and infrared optoelectronics. More recently, their excellent electron transport characteristics, characterized by high mobility and strong spin-orbit coupling, render them highly conducive for applications that exploit quantum transport phenomena. However, their deployment is often hampered by the lattice mismatch they possess with conventional III-V substrates, making them defective. This thesis proposes a solution for fabricating good-quality in-plane InAs and InSb nanostructures, using selective area growth by molecular beam epitaxy in SiO2 apertures.A structural and morphological study of InAs and InSb two-dimensional layers and nanowires on GaAs and InP substrates oriented along the [001] and [111] directions has been carried out. The optimization of the growth parameters led to the fabrication of continuous and faceted planar nanostructures with minimized threading defects. These systems were then studied by four-tip scanning tunnelling microscopy in ultra-high vacuum, a technique that eliminates the need for electrode fabrication to characterize the transport properties. The comparison of transport in surface-reconstructed InAs nanowires and core-shell InAs/GaSb nanowires revealed the benefits of embedding the InAs nanowires to significantly increase the electron mobility in the nanowires.Unlike the InAs nanowires, which can be protected by a thin layer of arsenic to preventtheir surface oxidation during their transfer to air, there is no effective protection for InSb.The final part of the thesis therefore focuses on characterizing the deoxidation of InSb (001) and (111) surfaces using a combination of Raman spectroscopy and scanning tunnelling microscopy. This latter study paves the way for subsequent measurements of the transport in InSb nanowires by four-tip scanning tunnelling microscopy.In conclusion, the structural and electronic quality of the InAs and InSb nanowires produced in this work is compatible with the ballistic transport regime. These results lay down the foundations for the fabrication of the more complex III-V structures, highly prized for thedesign of quantum devices

Les avancées des technologies III-V permettent aujourd’hui de concevoir des composants électroniques fonctionnant en gammes millimétrique et submillimétrique (fréquences Terahertz) pour répondre aux besoins émergeants du marché des télécommunications et de l’électronique à destination de différents secteurs industriels. L’électronique THz trouve des débouchées importantes dans les applications d’imagerie, entre autres pour la sécurité et les communications sans fils ultra haut débit (5G plus).La technologie des transistors HEMT InP a connu ces dernières années un progrès remarquable dans la réalisation des circuits intégrés à très hautes fréquences (fréquence de fonctionnement à 1 THz) et de faible bruit. Peu d’acteurs mondiaux de la microélectronique (aucun en France) ont établi des performances atteignant ces fréquences THz. Nous proposons de développer une technologie répondant à cette demande.Dans ces travaux de thèse, nous proposons de développer des HEMT InAlAs /InGaAs/InAs sur substrat d’InP de fréquence de coupure THz pour amplification faible bruit dans les systèmes de réception-détection THz. Nous avons pour cela optimisé la structure semiconductrice utilisée afin d’obtenir un meilleur compromis mobilité/charges électroniques. Nous avons également apporté des modifications géométriques (longueur de grille, taille du recess et espacements des électrodes du transistor) qui ont permis d’augmenter considérablement les fréquences de fonctionnement du transistor. Nous avons réalisé des mesures de paramètres S jusque 750 GHz et en bruit jusque 110 GHz, afin de valider les optimisations technologiques apportées à la structure HEMT
Progress of III-V technologies are now making it possible to design electronic components operating in the millimeter and sub-millimeter wave range (THz) are facing the needs of the telecommunications and electronics market for various industrial sectors. The technology of InP High Electron Mobility Transistor (HEMT) allowed in recent years a remarkable progress in the realization of integrated circuits at very high frequencies (operating frequency at 1 THz) and low noise. Few world players in microelectronics (none in France) have established performances reaching these THz frequencies. We propose to develop a technology that meets this demand.We propose to develop InAlAs /InGaAs/InAs HEMT with THz cutoff frequency and low noise, mainly for reception-detection THz electronic system. The work will therefore focus on the determination of an optimal epitaxial structure using InAlAs/InGaAs/InAs materials by performing Hall effect measurements of several heterostructures, in order to determine the layer offering a better mobility / electronic charges tradeoff. The modifications of the transistor geometry (gate length, recess size and the spacings of the electrodes of the transistor) made it possible to considerably increase the operating frequency of the transistor. We achieved the characterizations of S-parameters up to 750 GHz and noise up to 110 GHz, in order to validate the technological optimizations