Dissertations / Theses on the topic 'Technologie III-V'
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Fawaz, Hussein. "Technologie multifonction de transistors à effet de champ sur matériaux III-V pour logique rapide et hyperfréquences." Lille 1, 1993. http://www.theses.fr/1993LIL10038.
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Callen, Olivier. "Nouvelle méthode d'investigation par effet Hall des états d'interface dans les composants à base d'hétérostructures III-V." Montpellier 2, 2000. http://www.theses.fr/2000MON20029.
Abstract:
Cette these demontre l'interet des heterostructures semi-conductrices pour la caracterisation des etats presents aux interfaces dielectrique/semi-conducteur (d/sc), etats qui jouent un role important dans les composants electroniques actuels. Deux methodes originales de caracterisation de l'interface d/sc sont proposees. La premiere est une methode de mesure du spectre dit(e) des etats d'interface. Elle est basee sur la mesure de la densite de porteurs ns dans des motifs de hall recouverts du dielectrique a caracteriser et equipes d'une grille metallique (structures mis-h : metal-isolant-semiconducteur a heterostructure). Dans ces structures, ns est en effet l'image directe du niveau de fermi a la surface du sc. Cette propriete permet d'acceder a dit par la mesure dc de la tension de hall en fonction de la tension de grille vg. Cette methode se distingue des methodes usuelles (c-v, analyse de la conductance et dlts) par sa precision, sa capacite a mesurer des densites d'etats elevees et sa facilite de mise en uvre. La seconde methode, baptisee cfts (spectroscopie par analyse de transitoires effectues a niveau de fermi constant), permet de situer dit par rapport a la bande interdite du sc. Elle est basee sur la fixation par un asservissement externe du niveau de fermi dans la structure. A l'interface sinx/gaas, nous mesurons un spectre dit a profil en u avec un minimum de 4. 10 1 2 cm 2. Ev 1 situe a 0. 8 ev du minimum de la bande de conduction. Les spectres obtenus ont ete introduits dans un modele detaille de la reponse dynamique des composants. L'excellent accord mesures/modele, quel que soit le regime d'excitation de vg (continu, alternatif et transitoire), confirme la validite de la methode de determination de dit et la coherence de la modelisation proposee. Ces deux methodes composent un ensemble coherent de caracterisation des etats d'interface dans une heterostructure, applicable quelle que soit la filiere technologique des heterostructures.
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Le, Pallec Michel. "Technologie de photorécepteurs intégrés sur InP." Grenoble INPG, 1997. http://www.theses.fr/1997INPG0144.
Abstract:
Ce memoire de these rend compte d'une etude de circuits integres optoelectroniques sur substrat inp dans le contexte des transmissions optiques par multiplexage de longueur d'onde. Le travail traite tous les aspects de la technologie d'un photorecepteur integre multicanaux : epitaxie movpe simultanee de transistors et de photodetecteurs pin gainas, etude des structures et des methodes d'elaboration donnant des dispositifs integres aussi performants que des composants discrets, mise en oeuvre d'un procede avec le minimum de niveaux de masques, aboutissant a une puce de tres petite taille (1,2 x 1,2 mm#2). Le calcul de sensibilite du photorecepteur montre qu'il est necessaire d'utiliser un transistor rapide (f#t elevee) a faible courant de grille. Les simulations numeriques ont demontre l'interet du transistor a canal composite gainas/inp a dopage inverse face a ces exigences. Ce transitor a ete realise et valide en utilisant un nouveau buffer, isolant et reproductible : un buffer alinas epitaxie a basse temperature. De plus, les circuits transimpedances et les compromis simplicite/performance sont examines en detail et les composants elementaires (resistances, capacites, diodes schottky, fets, photodiodes pin) sont caracterises et simules avec precision en statique, en dynamique et en bruit. La conception du jeu de masques a ete menee a bien sur la base de ces modeles et la realisation technologique a ete reussie depuis l'epitaxie jusqu'au montage d'une puce de photorecepteurs avec 4 canaux pin-amplificateurs. Les sensibilites des ces barrettes, concues pour un debit de quatre fois 2,5 gbit/s, sont au meilleur niveau de l'etat de l'art (-29 dbm). La diaphonie entre canaux est identifiee comme le parametre le plus critique. Des ameliorations possibles concernant surtout les methodes de montage sont clairement proposees.
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Ung, Thuy Dieu Thi. "SYNTHÈSE ET CARACTÉRISATION DE NANOCRISTAUX COLLOÏDAUX DE SEMI-CONDUCTEURS III-V DOPÉS PAR DES TERRES RARES." Phd thesis, Grenoble, 2010. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00626513.
Abstract:
Cette thèse s'est axée sur la synthèse de nanocristaux (NCs) colloïdaux semi-conducteurs III -V dopés par des ions de terre rare (TR) à l'aide de diverses méthodes de synthèses. Des séries quasi-monodisperses de nanocristaux InP et In(Zn)P ainsi que des NCs cœur/coquille fortement luminescent d'InP/ZnS et d'In(Zn)P/ZnS ont été synthétisés avec succès en faisant réagir le précurseur d'In (myristate d'indium) avec différents précurseurs phosphorés tel que le phosphore jaune, le PH3 gazeux ou le P(TMS)3 dans le 1-octadecene, solvant non-coordinant. Ces NCs ont été caractérisés par DRX sur poudre, MET, EDX, SFX, absorption UV-vis ainsi que par spectroscopies de photoluminescence en régime stationnaire (SSPL) et résolue en temps (TRPL). Les QDs constitués d'alliages tels que l'In(Zn)P et l'In(Zn)P/ZnS ont été synthétisés à l'aide d'une technique " one-pot " par réchauffement en additionnant le stéarate de zinc pendant la nucléation et la croissance des NCs d'InP. Les QDs composés d'un alliage In(Zn)P/ZnS présentent de fort rendement quantique (RQ) de photoluminescence (PL), supérieur à 70 %. Leur émission peut être facilement modulée dans la gamme spectrale allant de 480 à 590 nm (FWHM : 50 nm) en faisant varier le rapport molaire Zn2+ : In3+ et la température de réaction. Le fort RQPL est dû aux fluctuations existantes dans la bande passante de la structure de l'alliage In(Zn)P, qui contribue au bon confinement des photo-excitateurs. Les NCs In(Zn)P/ZnS dopés Eu ont été synthétisés avec succès en utilisant une méthode " one-pot " en trois étapes : (étape 1) synthèse des NCs " hôtes " en In(Zn)P ; (étape 2) croissance de la couche dopante contenant l'Eu ; (étape 3) synthèse de la coquille externe en ZnS. Des mesures optiques complémentaires - absorption, PL, PLE, spectroscopies de phosphorescence et TRPL - sont venues confirmer la réussite du dopage des NCs d'In(Zn)P/ZnS par l'Eu et ont mis en évidence l'existence d'un transfert énergétique par résonnance entre le In(Zn)P " hôte " et les ions Eu3+ " invités ". Enfin, nous avons étudié l'influence de l'environnement sur les caractéristiques optiques des QDs d'alliage In(Zn)P/ZnS en comparant des NCs inclus dans une couche mince et dispersés en solution colloïdale. Le spectre obtenu en SSPL pour des NCs In(Zn)P/ZnS inclus en couche mince présente un pic à des longueurs d'ondes plus courtes par rapport au spectre obtenu en solution. De plus, les études spectroscopiques TRPL ont montré qu'en couche mince, les NCs d'In(Zn)P/ZnS présentent des durée de vie de luminescence plus courtes ainsi qu'un du décalage spectral fortement accru avec le temps retard du moment d'excitation par rapport aux NCs en solution. Les transferts énergétique par résonnance de Förster et/ou les transferts de porteurs de charges excitées entre les NCs d'In(Zn)P/ZnS sont les principales raisons d'observer ce comportement. La présence des transferts de porteurs de charges au sein des couches minces contenant des QDs d'In(Zn)P/ZnS est très importante pour leur intégration dans des dispositifs optoélectroniques tels que les QD LEDs ou les transistors à effet de champs luminescents (LEFETs).
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Sciancalepore, Corrado. "Intégration hétérogène III-V sur silicium de microlasers à émission par la surface à base de cristaux photoniques." Phd thesis, Ecole Centrale de Lyon, 2012. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00915280.
Abstract:
La croissance continue et rapide du trafic de données dans les infrastructures de télécommunications, impose des niveaux de débit de transmission ainsi que de puissance de traitement de l'information, que les capacités intrinsèques des systèmes et microcircuits électroniques ne seront plus en mesure d'assurer à brève échéance : le développement de nouveaux scenarii technologiques s'avère indispensable pour répondre à la demande de bande passante imposée notamment par la révolution de l'internet, tout en préservant une consommation énergétique raisonnable. Dans ce contexte, l'intégration hétérogène fonctionnelle sur silicium de dispositifs photoniques à émission par la surface de type VCSEL utilisant des miroirs large-bandes ultra-compacts à cristaux photoniques constitue une stratégie prometteuse pour surmonter l'impasse technologique actuelle, tout en ouvrant la voie à un développement rapide d'architectures et de systèmes de communications innovants dans le cadre du mariage entre photonique et micro-nano-électronique.
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Mbow, Babacar. "Etude des réponses spectrales dans le proche infra-rouge des composés mixtes III-V, ternaires et quaternaires, à base de GaSb et de leurs dérivés." Montpellier 2, 1992. http://www.theses.fr/1992MON20048.
Abstract:
Des mesures de reponse spectrale dans la gamme (0,4 ev a 2 ev) ont ete effectuees sur des homojonctions gasb#n/gasb#p, ga#1##xin#xsb#n/ga#1##xin#xsb#p, ga#1##xal#xsb#p/ga#1##xal#xsb#n deposees sur un substrat de gasb et des hetero-structures ternaires ga#1##xin#xsb#p/gasb#n et quaternaires avec effet fenetre gasb#p/ga#1##xin#xas#1##ysb#y#n/gasb#n. Des modeles theoriques sur le calcul du rendement quantique de ces dispositifs sont proposes. En s'appuyant sur les resultats de la simulation et en accordant les spectres experimentaux aux spectres theoriques, on determine les valeurs des parametres photoelectriques (longueurs de diffusion, les vitesses de recombinaison en surface. . . ) intervenant dans le rendement quantique
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Bringer, Charlotte. "Technologie et caractérisation des VCSELs à diaphragme d'oxyde : application à la détection en cavité verticale." Toulouse 3, 2005. http://www.theses.fr/2005TOU30008.
Abstract:
Ce travail de thèse porte sur la fabrication et la caractérisation de lasers à cavité verticale émettant par la surface à diaphragme d'oxyde enterré (VCSELs AlOx) émettant à 850 nm. Tout d'abord, nous détaillons la conception de la structure ainsi que le procédé de fabrication. Les caractérisations optiques et électriques permettent de mettre en évidence l'amélioration des performances de ces composants et d'identifier les limitations actuelles. Ensuite, nous exposons le principe des détecteurs en cavité résonante puis déclinons chaque géométrie verticale explorée : photodétecteur simple, VCSEL standard et BiVCSEL. Le comportement spectral mesuré sur chacun de ces composants est rapporté puis discuté. La dernière partie porte sur la détection latérale intégrée mettant en oeuvre le guidage optique de l'émission spontanée entre VCSELs voisins partageant la même cavité. La principale application de ce nouveau système de détection concerne l'asservissement de la puissance émise par le VCSELThis work deals with the fabrication and the characterization of buried oxide-confined vertical-cavity surface-emitting lasers (VCSELs AlOx) for emission at 850 nm. We first focus on the structure design and on the fabrication steps. Optical and electrical measurements show the improvements of the VCSELs characteristics and allow for identify current limitations. Further, we explain the principle of resonant cavity enhanced detector and then describe each detailed vertical geometry: single photodetector, standard VCSEL and BiVCSEL. Measured spectral behaviors on each device are show and discussed. Last part deals with lateral integrated detection owing the optical waveguiding of spontaneous emission between neighboting VCSELs sharing the same cavity. The main application of this new detection system concerns the VCSEL power monitoring
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BRINGER, Charlotte. "Technologie et caractérisation des VCSELs à diaphragme d'oxyde. Application à la détection en cavité verticale." Phd thesis, Université Paul Sabatier - Toulouse III, 2005. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00010239.
Abstract:
Ce travail de thèse porte sur la fabrication et la caractérisation de lasers à cavité verticale émettant par la surface à diaphragme d'oxyde enterré (VCSELs AlOx) pour les communications optiques et les microsystèmes. Ces composants deviennent de sérieux concurrents aux diodes laser classiques dans les liens de communications à courte distance. De plus, la réalisation de microsystèmes optiques intelligents nécessite de créer des composants photoniques qui soient multifonctions. Ainsi, nos travaux concernent-ils plus particulièrement l'intégration de la photodétection dans une structure VCSEL. Après un rappel sur les fonctions optiques dans les VCSELs, nous discutons des différentes possibilités d'intégration de la détection en cavité verticale. Nous nous penchons ensuite sur la réalisation de sources monomodes émettant à 850~nm pour ces applications. La conception de la structure ainsi que le procédé de fabrication détaillé. Nous insistons sur l'étude des paramètres expérimentaux influençant la qualité de l'oxydation thermique humide, étape technologique cruciale servant à créer le diaphragme d'oxyde enterré. Nous exposons les choix technologiques effectués puis nous présentons les bancs de mesures utilisés. Les caractérisations optiques et électriques permettent de mettre en évidence l'amélioration des performances de ces composants et d'identifier les limitations actuelles. Nous exposons le principe des détecteurs en cavité résonante puis déclinons chaque géométrie verticale explorée : photodétecteur simple, VCSEL standard et BiVCSEL. Le comportement spectral mesuré sur chacun de ces composants est rapporté et discuté. La détection latérale entre VCSELs voisins est ensuite étudiée du point de vue théorique et expérimental. Le principe physique mis en jeu dans cette étude originale est le guidage optique de l'émission spontanée entre VCSELs voisins partageant la même cavité. Les résultats de nos mesures électriques et optiques sont exposés. La principale applic ation de ce nouveau système de détection concerne l'asservissement de la puissance émise par le VCSEL. Enfin, nous concluons sur les apports des diverses géométries adoptées et ouvrons sur les perspectives.
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Bouguen, Laure. "Annulation de la dérive thermique de capteurs magnétiques à base d'hétérostructures pseudomorphiques AlGaAs/InGaAs/GaAs." Montpellier 2, 2009. http://www.theses.fr/2009MON20075.
Abstract:
L'objectif de cette étude était de diminuer, voire d'annuler, la dérive en température de capteurs magnétiques à base d'hétérostructures AlGaAs/InGaAs/GaAs. Pour répondre à la question posée, la solution envisagée a consisté à contrôler avec une grande précision l'ancrage du niveau de Fermi à la surface d'hétérostructures existantes. Ce contrôle a été assuré par l'adjonction d'une grille de géométrie optimisée et polarisée de façon adéquate. Nous avons montré qu'une modélisation linéaire du composant n'était pas adaptée et qu'il était nécessaire de mettre au point une analyse à deux dimensions par éléments finis rendant compte des résultats obtenusThe goal of this work was to decrease, and even cancel, the thermal drift of magnetic sensors based on pseudomorphic AlGaAs/InGaAs/GaAs heterojunction. For that, the chosen solution consisted in controlling the Fermi level pinning at the surface of existing heterojunction. This control has been done by the addition of a gate with different geometries and with a suitable polarisation. We showed that an one dimensional model was not adapted and that it was necessary to do a two dimensional analysis with the finite element method witch explain the results obtained
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Bouillaud, Hugo. "Fabrication et optimisation des caractéristiques thermiques de diodes Schottky de la filière GaAs et reportées sur SiHR pour des applications de multiplication de fréquences." Electronic Thesis or Diss., Université de Lille (2022-....), 2023. http://www.theses.fr/2023ULILN043.
Abstract:
Les besoins exponentiels liés aux applications exploitant le domaine THz nécessitent d'accroitre l'éventail des sources disponibles et d'optimiser leur fabrication. Dans ce travail de thèse, nous nous sommes intéressés aux diodes schottky en vue de la réalisation de multiplicateurs de fréquences. Notre travail de recherche expérimental a consisté en l'optimisation des caractéristiques de diodes schottky de filière GaAs, par le développement et la mise en œuvre d'un procédé de fabrication innovant. Dans un premier temps, nous avons réalisé des diodes schottky GaAs sur substrat GaAs de différentes tailles, pour élaborer des composants de référence. Nous avons ensuite fabriqué un composant de type flip-chip pour une application de multiplication à 150 GHz en boitier guide d'ondes. Enfin, dans le but d'améliorer les performances en puissance des diodes, nous avons optimisé leur dissipation thermique en transférant leur structure épitaxiale sur un substrat bénéficiant d'une meilleure conductivité thermique : le SiHR (silicium haute résistivité). Le procédé technologique complet de ces fabrications est détaillé, puis la dernière partie de l'étude est consacrée à leurs caractérisations. D'une part, nous avons évalué les éventuelles variations sur les caractéristiques des diodes GaAs sur GaAs, induites par les différentes tailles. D'autre part nous avons comparé les deux technologies sur les substrats SiHR et GaAs. Ce travail montre l'apport que peut présenter ce type de technologie reportée, où une diminution significative de la résistance thermique des composants est observée, et est associée à un gain notable sur la résistance sérieThe exponential needs associated with applications exploiting the THz domain require to expand the range of available sources and optimize their fabrication processes. In this thesis, we focused on schottky diodes for its use as frequency multipliers. Our experimental research involved optimizing the characteristics of GaAs schottky diodes through the development and implementation of an innovative fabrication process. First, we fabricated GaAs schottky diodes on GaAs substrate with several aspect ratios in order to make a reference in terms of device. Then we fabricated a flip-chip device for a 150 GHz frequency multiplication application in a waveguide block. Finally, in order to enhance the power handling of the diodes, we optimized their thermal dissipation by transferring their epitaxial structure onto a substrate with higher thermal conductivity : SiHR (high resistivity silicon). The complete technological processes for these fabrications are detailed, and the last part of the study is dedicated to their characterization. On one hand, we assessed any variations in the characteristics of GaAs diodes on GaAs induced by the different aspect ratios. On the other hand, we compared the two technologies on SiHR and GaAs substrates. This work demonstrates the potential of this type of transferred technology, where a significant reduction of thermal resistance is observed and is associated with a notable improvement of the series resistance
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Salzenstein, Patrice. "Technologie des composants à hétérostructures pour les têtes de réception par satellite aux longueurs d'ondes millimétriques." Phd thesis, Université des Sciences et Technologie de Lille - Lille I, 1996. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00077055.
Abstract:
Ce travail de thèse porte sur la conception, la fabrication et la caractérisation de composants non linéaires à hétérostructures d'une part, et de guides de propagation coplanaires sur membrane d'autre part.Pour les dispositifs actifs, le composant développé est une hétérostructure à simple barrière qui présente des non-linéarités en capacité extrêmement marquées utilisables dans les multiplicateurs de fréquences. Par rapport aux dispositifs Schottky varactors conventionnels, les hétérostructures permettent de tirer parti de propriétés de symétrie et d'optimiser et d'optimiser au mieux les caractéristiques des courants de déplacement et de conduction. En pratique, les composants sont fabriqués à partir de multiples hétérostructures épitaxiées par jets moléculaires sur substrat InP mettant en jeu des techniques d'intégration monolithiques. Plusieurs séries d'échantillons ont été fabriquées avec pour les dernières structures des résultats à l'état de l'art, notamment avec la possibilité de moduler la capacité dans un rapport 5 en tenue en tension de plus de 6 Volt favorable aux applications de puissance. dans cette optique, nous démontrons par ailleurs la possibilité d'intégrer verticalement plusieurs composants sur une même épitaxie.
Pour les structures passives, elles sont constituées de lignes coplanaires déposées sur membrane de polyimide ou de nitrure de silicium. Dans ces conditions le milieu de propagation peut se comparer à l'air avec une permittivité effective très proche de celle obtenue dans l'espace libre. De telles structures ont été fabriquées en utilisant des technologies de micro-usinage de l'Arséniure de Gallium. Les résultats des caractérisations hyperfréquences sont conformes aux prédictions théoriques, avec la propagation faible perte de l'énergie électromagnétique sans dispersion dans une très large bande de fréquence. Ces études sont ensuite étendues à la conception de structures de filtrage aux fréquences millimétriques, notamment à 250 GHz.
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Amat, Cédric. "Technologie et caractérisation de VCSELs à détection intégrée pour applications aux communications optiques et à l'instrumentation." Phd thesis, Université Paul Sabatier - Toulouse III, 2007. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00157963.
Abstract:
Ce travail de thèse porte sur la conception, la fabrication et la caractérisation d'un composant intégrant un laser à cavité verticale (VCSEL) et un détecteur. En détectant l'émission latérale, qui peut être corrélée à l'émission stimulée du VCSEL, il est possible d'asservir la puissance moyenne émise (monitoring). Afin de réaliser ces composants, plusieurs étapes technologiques de fabrication d'un VCSEL ont nécessité un développement et une optimisation spécifiques. Ainsi nous présentons les travaux réalisés dans le domaine de la gravure sèche assistée par plasma, de la métallisation, de l'oxydation thermique, de la passivation et de l'implantation ionique. Ce travail a permis d'obtenir un processus de fabrication plus fiable. Le principe de base a été mis en évidence à l'aide de deux composants adjacents, l'un émetteur, et l'autre détecteur. Il consiste à observer l'évolution du photocourant détecté latéralement et de constater que même s'il n'évolue pas comme la puissance émise, présente des points singuliers correspondant respectivement au seuil et à l'extinction de l'émission laser. De plus, cette évolution du courant détecté latéralement est monotone croissante, ce qui permet d'y faire correspondre une seule valeur de la puissance émise. Par la suite, cette détection intégrée a été améliorée par l'ajout d'un détecteur à contact Schottky à proximité du VCSEL émetteur. Ceci se traduit par l'obtention d'un dispositif compact, sensible, et entièrement compatible avec le procédé de fabrication et les couches épitaxiales standard. Cette solution générique présente l'avantage d'être transposable à d'autres longueurs d'onde (1,3 et 1,55µm par exemple). La caractérisation électrique de ce composant en régime continu a été réalisée, et a permis de confirmer l'amélioration des performances en détection. Est également démontré la robustesse de cette solution à des températures de fonctionnement élevées, jusqu'à 100°C. En régime impulsionnel, les temps de réponse mesurés autour de quinze nanosecondes démontrent la compatibilité de ce système avec des modulations de l'ordre du gigabit par seconde. Dans ce cadre, nous avons également étudié les caractéristiques hyperfréquences du composant. Outre les systèmes de transmissions rapides, on peut envisager d'exploiter cette détection intégrée pour l'instrumentation, cela pour des signaux relativement rapides (sub-microseconde), par exemple dans une configuration de réinjection optique.
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Lee, Sang-Goog. "Réalisation et caractérisation d'un capteur magnétique en couche mince." Rouen, 1994. http://www.theses.fr/1994ROUES050.
Abstract:
Ce travail concerne l'étude d'un élément Hall de performances intéressantes, et réalisé en technologie couche mince. L'analyse bibliographique nous a conduit à privilégier l'antimoniure d'indium. L'ouvrage, après examen critique des techniques de fabrication de couches minces composées, présente la nouvelle méthode que nous avons développée ainsi que les procédés mis en oeuvre pour optimiser les caractéristiques structurelles des couches. Les résultats expérimentaux concernant l'analyse structurelle, les procédures de recuit et le comportement électrique en présence de champ magnétique des couches de InSb sont présentés. Les perspectives d'avenir sont évoquées en conclusion
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Naureen, Shagufta. "Top-down Fabrication Technologies for High Quality III-V Nanostructures." Doctoral thesis, KTH, Halvledarmaterial, HMA, 2013. http://urn.kb.se/resolve?urn=urn:nbn:se:kth:diva-117766.
Abstract:
III-V nanostructures have attracted substantial research effort due to their interesting physical properties and their applications in new generation of ultrafast and high efficiency nanoscale electronic and photonic components. The advances in nanofabrication methods including growth/synthesis have opened up new possibilities of realizing one dimensional (1D) nanostructures as building blocks of future nanoscale devices. For processing of semiconductor nanostructure devices, simplicity, cost effectiveness, and device efficiency are key factors. A number of methods are being pursued to fabricate high quality III-V nanopillar/nanowires, quantum dots and nano disks. Further, high optical quality nanostructures in these materials together with precise control of shapes, sizes and array geometries make them attractive for a wide range of optoelectronic/photonic devices. This thesis work is focused on top-down approaches for fabrication of high optical quality nanostructures in III-V materials. Dense and uniform arrays of nanopillars are fabricated by dry etching using self-assembly of colloidal SiO2 particles for masking. The physico-chemistry of etching and the effect of etch-mask parameters are investigated to control the shape, aspect ratios and spatial coverage of the nanopillar arrays. The optimization of etch parameters and the utilization of erosion of etch masks is evaluated to obtain desired pillar shapes from cylindrical to conical. Using this fabrication method, high quality nanopillar arrays were realized in several InP-based and GaAs-based structures, including quantum wells and multilayer heterostructures. Optical properties of these pillars are investigated using different optical spectroscopic techniques. These nanopillars, single and in arrays, show excellent photoluminescence (PL) at room temperature and the measured PL line-widths are comparable to the as-grown wafer, indicating the high quality of the fabricated nanostructures. The substrate-free InP nanopillars have carrier life times similar to reference epitaxial layers, yet an another indicator of high material quality. InGaAs layer, beneath the pillars is shown to provide several useful functions. It effectively blocks the PL from the InP substrate, serves as a sacrificial layer for generation of free pillars, and as a “detector” in cathodoluminescence (CL) measurements. Diffusion lengths independently determined by time resolved photoluminescence (TRPL) and CL measurements are consistent, and carrier feeding to low bandgap InGaAs layer is evidenced by CL data. Total reflectivity measurements show that nanopillar arrays provide broadband antireflection making them good candidates for photovoltaic applications. A novel post etch, sulfur-oleylamine (S-OA) based chemical process is developed to etch III-V materials with monolayer precision, in an inverse epitaxial manner along with simultaneous surface passivation. The process is applied to push the limits of top-down fabrication and InP-based high optical quality nanowires with aspect ratios more than 50, and nanostructures with new topologies (nanowire meshes and in-plane wires) are demonstrated. The optimized process technique is used to fabricate nanopillars in InP-based multilayers (InP/InGaAsP/InP and InP/InGaAs/InP). Such multilayer nanopillars are not only attractive for broad-band absorption in solar cells, but are also ideal to generate high optical quality nanodisks of these materials. Finally, the utility of a soft stamping technique to transfer free nanopillars/wires and nanodisks onto Si substrate is demonstrated. These nanostructures transferred onto Si with controlled densities, from low to high, could provide a new route for material integration on Si.QC 20130205
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Moran, David A. J. "Self-aligned short gate length III-V HEMT technology." Thesis, University of Glasgow, 2004. http://theses.gla.ac.uk/6577/.
Abstract:
This thesis presents a ne- approach to the fabrication of short gate length HI-V High Electron Mobility Transistors (HEMTs) that reduces the impact of external parasitic elements, and in particular access resistances, upon device performance. This was approached through the development of a self-aligned T-gate process with non-annealed ohmic contacts. The process was used to fabricate both GaAs pseudomorphic HEMT and subsequently lattice matched InP devices. In addition, a new selective recess etch was developed for cap layers containing indium. Characterisation of the self-aligned GaAs pHEMT devices indicated good RF performance with fT = 137GHz and fmax = 182GHz for devices of 120nm gate length, although DC performance was found to be restricted by the unoptimised non-annealed ohmic process. Analysis of the operation of the GaAs pHEMT devices led to the design and growth of an InP material structure incorporating double delta doping to minimise the non-annealed ohmic contact resistance. Using this optimised structure, standard and self-aligned HEMT devices with gates of length 120nm and 70nm were fabricated for comparison. The benefits and limitations of the self-aligned process were highlighted by comparing the performance of the self-aligned and standard devices. The self-aligned 120nm devices had fT = 220GHz and fmax = 255GHz, which rose to fT = 270GHz and fmax = 300GHz for the 70nm devices. Transconductance figures of up to 1500mS/mm were extracted for both. It is concluded that the self-aligned process, although beneficial to device performance at the 120nm, and to a lesser degree the 70nm node, would begin to degrade performance at reduced gate lengths due to increased parasitic gate capacitances. The non-annealed ohmic technology developed in this work provides a route that minimises parasitic resistances and increases performance without the increased parasitic gate capacitances associated with a self-aligned gate approach. A possible solution for the minimisation of parasitic gate capacitances using a self-aligned approach is proposed.
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Green, Richard Philip. "Physics and technology of Intersubband transitions in III-V semiconductor heterostructures." Thesis, University of Sheffield, 2005. http://ethos.bl.uk/OrderDetails.do?uin=uk.bl.ethos.419619.
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Pirro, Luca. "Caractérisation et modélisation électrique de substrats SOI avancés." Thesis, Université Grenoble Alpes (ComUE), 2015. http://www.theses.fr/2015GREAT096/document.
Abstract:
Les substrats Silicium-sur-Isolant (SOI) représentent la meilleure solution pour obtenir des dispositifs microélectroniques ayant de hautes performances. Des méthodes de caractérisation électrique sont nécessaires pour contrôler la qualité SOI avant la réalisation complète de transistors. La configuration classique utilisée pour les mesures du SOI est le pseudo-MOFSET. Dans cette thèse, nous nous concentrons sur l'amélioration des techniques autour du Ψ-MOFSET, pour la caractérisation des plaques SOI et III-V. Le protocole expérimental de mesures statiques ID-VG a été amélioré par l'utilisation d'un contact par le vide en face arrière, permettant ainsi d'augmenter la stabilité des mesures. De plus, il a été prouvé que ce contact est essentiel pour obtenir des valeurs correctes de capacité avec les méthodes split-CV et quasi-statique. L'extraction des valeurs de Dit avec split-CV a été explorée, et un model physique nous a permis de démontrer que ceci n'est pas possible pour des échantillons SOI typiquement utilisés, à cause de la constante de temps reliée à la formation du canal. Cette limitation a été résolue un effectuant des mesures de capacité quasi-statique (QSCV). La signature des Dit a été mise en évidence expérimentalement et expliquée physiquement. Dans le cas d'échantillons passivés, les mesures QSCV sont plus sensibles à l'interface silicium-BOX. Pour les échantillons non passivés, un grand pic dû à des défauts d'interface apparait pour des valeurs d'énergie bien identifiées et correspondant aux défauts à l'interface film de silicium-oxyde natif. Nous présentons des mesures de bruit à basses fréquences, ainsi qu'un model physique démontrant que le signal émerge de régions localisées autour des contacts source et drainSilicon-on-insulator (SOI) substrates represent the best solution to achieve high performance devices. Electrical characterization methods are required to monitor the material quality before full transistor fabrication. The classical configuration used for SOI measurements is the pseudo-MOSFET. In this thesis, we focused on the enrichment of techniques in Ψ-MOSFET for the characterization of bare SOI and III-V wafers. The experimental setup for static ID-VG was improved using a vacuum contact for the back gate, increasing the measurement stability. Furthermore, this contact proved to be critical for achieving correct capacitance values with split-CV and quasi-static techniques (QSCV). We addressed the possibility to extract Dit values from split-CV and we demonstrated by modeling that it is impossible in typical sized SOI samples because of the time constant associated to the channel formation. The limitation was solved performing QSCV measurements. Dit signature was experimentally evidenced and physically described. Several SOI structures (thick and ultra-thin silicon films and BOX) were characterized. In case of passivated samples, the QSCV is mostly sensitive to the silicon film-BOX interface. In non-passivated wafers, a large defect related peak appears at constant energy value, independently of the film thickness; it is associated to the native oxide present on the silicon surface. For low-frequency noise measurements, a physical model proved that the signal arises from localized regions surrounding the source and drain contacts
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Dupuis, Olivier. "Technologies et caractérisation hautes fréquences de composants III-V à effet tunnel résonnant." Lille 1, 1999. https://pepite-depot.univ-lille.fr/LIBRE/Th_Num/1999/50376-1999-381.pdf.
Abstract:
L'objectif de ce travail de thèse a consisté à explorer les techniques avancées de fabrication de dispositifs très hautes fréquences aussi bien actifs que passifs. Pour les composants actifs, le travail a concerné les diodes à effet tunnel résonnant qui présentent des effets de conductance différentielle négative. Concernant les dispositifs passifs, nous nous sommes intéressés principalement aux guides d'ondes coplanaires sur membrane diélectrique. Au préalable, nous avons effectué une étude théorique des non linéarités de conduction dans les hétérostructures de semi-conducteurs à puits quantique. Cette étude est basée sur la recherche des probabilités de transmission par effet tunnel et des états de localisation. Suite à cette étape de conception, nous avons fabriqué des composants dont les caractéristiques courant tension sont à l'état de l'art en termes de conductance différentielle négative. Pour ce faire, il a été nécessaire de mettre en oeuvre des techniques de définition des motifs combinant la photolithographie et l'écriture au masqueur électronique à l'échelle submicronique. Par ailleurs, les procédés d'implantation profonde et de gravure ionique réactive ont été utilisés. La caractérisation hyperfréquence de ces composants, réussie en zone de conductance négative, a complété cette étude des composants actifs. Pour les lignes de propagation sur membranes, nous avons cherché à démontrer la possibilité d'utiliser des technologies de micro-usinage volumique des matériaux III-V pour s'affranchir du substrat. Les milieux de propagation obtenus, de cette façon, peuvent se comparer à l'air avec des permittivités effectives très proches de l'unité. Par ailleurs, l'absence de dispersion et un niveau très faible de pertes ont été démontrés, avec également l'étude d'une transition parabolique originale.
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Pacella, Nan Yang. "Platform for monolithic integration of III-V devices with Si CMOS technology." Thesis, Massachusetts Institute of Technology, 2012. http://hdl.handle.net/1721.1/76119.
Abstract:
Thesis (Ph. D.)--Massachusetts Institute of Technology, Dept. of Materials Science and Engineering, 2012.Cataloged from PDF version of thesis.
Includes bibliographical references (p. 169-165).
Monolithic integration of III-V compound semiconductors and Si complementary metal-oxide- semiconductor (CMOS) enables the creation of advanced circuits with new functionalities. In order to merge the two technologies, compatible substrate platforms and processing approaches must be developed. The Silicon on Lattice Engineered Silicon (SOLES) substrate allows monolithic integration. It is a Si substrate with embedded III-V template layer, which supports epitaxial IIIV device growth, consistent with present II-V technology. The structure is capped with a silicon-on-insulator (SOI) layer, which enables processing of CMOS devices. The processes required for fabricating and utilizing SOLES wafers which have Ge or InP as the III-V template layers are explored. Allowable thermal budgets are important to consider because the substrate must withstand the thermal budget of all subsequent device processing steps. The maximum processing temperature of Ge SOLES is found to be limited by its melting point. However, Ge diffuses through the buried Si0 2 and must be contained. Solutions include 1) limiting device processing thermal budgets, 2) improving buried silicon dioxide quality and 3) incorporating a silicon nitride diffusion barrier. InP SOLES substrates are created using wafer bonding and layer transfer of silicon, SOI and InP-on-Si wafers, established using a two-step growth method. Two different InP SOLES structures are demonstrated and their allowable thermal budgets are investigated. The thermal budgets appear to be limited by low quality silicon dioxide used for wafer bonding. For ultimate integration, parallel metallization of the III-V and CMOS devices is sought. A method of making ohmic contact to III-V materials through Si encapsulation layers, using Si CMOS technology, is established. The metallurgies and electrical characteristics of nickel silicide structures on Si/III-V films are investigated and the NiSi/Si/III-V structure is found to be optimal. This structure is composed of a standard NiSi/Si interface and novel Si/III-V interface. Specific contact resistivity of the double hetero-interface stack can be tuned by controlling Si/IIIV band alignments at the epitaxial growth interface. P-type Si/GaAs interfaces and n-type Si/InGaAs interfaces create ohmic contacts with the lowest specific contact resistivity and present viable structures for integration. A Si-encapsulated GaAs/AlGaAs laser with NiSi front-side contact is demonstrated and confirms the feasibility of these contact structures.
by Nan Yang Pacella.
Ph.D.
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Boyd, Euan James. "Development of advanced technologies for the fabrication of III-V high electron mobility transistors." Thesis, University of Glasgow, 2004. http://theses.gla.ac.uk/5381/.
Abstract:
Over the past 5 years there has been an increase in the number of applications that require devices that operate in the millimetre range (30-300GHz). This demand has driven research into " devices that will operate at frequencies above 100GHz. This performance has been achieved using two main technologies, the Heterojunction Bipolar Transistor (HBT) and the High Electron Mobility Transistor (HEMT). At present it is a HEMT device that holds the record for the highest operating frequency of any transistor. It is this technology that this project concentrates on. In order to fabricate devices that operate at these frequencies two methods are commonly employed. The first is to vary the material of the device, in particular, increasing the indium content of the channel. The second method is to reduce the physical dimensions of the transistors, including reducing the gate length of the device therefore reducing transit time and gate capacitance. Reducing the separation of the source-drain ohmic contacts or employing a self-aligned ohmic strategy reduces the associated parasitic resistances. This project will concentrate on the scaling of the gate length in addition to the reduction of parasitic resistances with the use of self-aligned ohmic contacts. This work includes the realisation of the first self-aligned 120nm T -Gate. GaAs pHEMT fabricated at the University of Glasgow. These devices required the development of two key technologies, the non-annealed ohmic contact and the succinic acid based selective wet etch. The self-aligned devices showed good RF performance with a ft of 150 GHz and a fmax of 180 GHz which compares favourable with results o~ 120nm GaAs pHEMTs previously fabricated at Glasgow. The investigation of gate length scaling to device performance included the development of two lithographic process capable of producing HEMT with a gate length of 50nm and 30nm respectively in addition to a method ~f sample preparation that allows these devices to be analysed using TEM techniques. This work has lead to the realisation of SOnm T -gate metamorphic HEMTs using a PMMAIcopolymer resist stack, these devices displayed an excellent yield, with over 95% of devices working. The uniformity of the gate process was also high with a threshold voltage of - 0.44SV with a standard deviation of O.OOSV. The devices demonstrated an .it of 330GHz and a fmax of 260GHz making these devices some of the fastest transistors that have ever been fabricated on a GaAs substrate. The second lithography process was developed to realise T -gates with a gate length of less than SOnm. This processed used a two stage "bi-lithography" process to minimise the effect of forward s7attering through the resist. The gate footprint was transferred into a Si02 gate by a dry etch process. This lithography process was integrated into a full process flow for lattice matched InP HEMTs Using this process, HEMTs were fabricated with a T-gate of 2Snm. This is the smallest T -gate device that has been fabricated at the University of Glasgow and is comparable with the smallest HEMT devices in the world.
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Dohrman, Carl Lawrence. "Substrate engineering for monolithic integration of III-V semiconductors with Si CMOS technology." Thesis, Massachusetts Institute of Technology, 2008. http://hdl.handle.net/1721.1/44323.
Abstract:
Thesis (Ph. D.)--Massachusetts Institute of Technology, Dept. of Materials Science and Engineering, 2008.Includes bibliographical references (p. 165-172).
Ge virtual substrates, fabricated using Si1-xGex-.Ge, compositionally graded buffers, enable the epitaxial growth of device-quality GaAs on Si substrates, but monolithic integration of III-V semiconductors with Si CMOS using this platform is hampered by the large thickness of the Si1-xGex graded region. To address this issue, the Silicon on Lattice-engineered Silicon (SOLES) was developed, consisting of a silicon-on-insulator (SOI) structure fabricated on a Ge virtual substrate. Placement of the Si device layer at the surface makes it possible to process this platform similarly to typical SOI wafers, with the added functionality of a buried III-V template which can be used for GaAs device fabrication. This platform was fabricated using a scalable layer transfer technique. AlInGaP LEDs were also demonstrated on a SOLES substrate. In addition, an alternative growth process was investigated for Si1-xGex virtual substrates with lower threading dislocation density (TDD) and thickness. This process, the thermally relaxed ultra-thin (TRUT) buffer process, consists of coherent growth of lattice-mismatched Si1.xGex layers, followed by post-growth annealing. Growth of TRUT buffers over the Si0.5Ge0.5 to Si0.3Ge0.7 alloy range with high strain levels resulted in the nucleation of surface defects which appear to limit the maximum strain rate of compositionally graded buffers. However, application of the TRUT process in the Si0.1Ge0.9 to Ge alloy range resulted in relaxed Ge virtual substrates with a 59% reduction in TDD compared to conventional processes. Lastly, growth of high-quality lattice-matched GaAsyP1.y on Si0.5Ge0.5, Si0.3Geo.7, and Si0.2Ge0.8 virtual substrates was investigated.
(cont.) Adaptation of standard GaAs on Ge processes to this heteroepitaxial system resulted in mostly non-planar growth (similar to typical GaP growth on Si) with only limited regions of planar GaAsyP1-y layers on Si0.2Ge0.8 virtual substrates. Planar growth of GaAsyP1-y on Si0.3Ge0.7 virtual substrates was enabled by minimizing the atmospheric exposure of the Si0.3Ge0.7 as it is transferred between growth reactors, establishing that the GaAsyP1-y growth process on Si1-xGex is strongly affected by atmospheric contaminants. Further minimization of air exposure, through use of Si1-xGex homoepitaxial buffers and growth of Si1-xGex and GaAsyP1-y in a single reactor, is expected to further improve epitaxial quality across the entire lattice-matched GaAsyP1-y/Si1-xGex range, including GaP on Si.
by Carl Lawrence Dohrman.
Ph.D.
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Perkins, James Michael 1978. "Magnetically assisted statistical assembly of III-V heterostructures on silicon : initial process and technology development." Thesis, Massachusetts Institute of Technology, 2002. http://hdl.handle.net/1721.1/32712.
Abstract:
Thesis (S.M.)--Massachusetts Institute of Technology, Dept. of Electrical Engineering and Computer Science, 2002.Includes bibliographical references (leaf 75).
This work is the initial investigation of magnetically assisted statistical assembly (MASA), a novel silicon I-v integration technique developed at M.I.T. Initially procedures for processing optoelectronic devices into magnetically sensitive 40 micron discs were performed and refined. Cobalt palladium thin films were obtained and their magnetic properties were studied. An initial procedure was developed to easily integrate these patterned, magnetized films with 60-micron diameter, 5-micron deep recesses. Pill devices were then integrated into these magnetically attractive recesses. The studied showed optoelectronic pills with magnetic layers could be successfully produced and collected. Assembly using these pills was performed and showed improved recess filling yields over the non-magnetic assembly, though more investigation needs to be done. MASA was shown to offer promise as a viable and promising technique for mixed device integration.
by James Michael Perkins.
S.M.
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Medjoubi, Karim. "Investigation of new solar cell technology III-V//Si behavior under irradiations for space applications." Thesis, Institut polytechnique de Paris, 2021. http://www.theses.fr/2021IPPAX004.
Abstract:
Ce travail s’intéresse au comportement en environnement spatial d’une nouvelle technologie de cellules solaires photovoltaïque : les tandems III-V//Si (2- et 3-jonctions), obtenues par collage direct. Ces cellules ont été exposé à des irradiations électrons et protons et testé dans deux type d’environnement : a) irradiance normale, 1 soleil, et température ambiante 300K, condition NIRT (orbites terrestres) et b) basse irradiance, 0,03 soleil, et basse température 120K, condition LILT (espace lointain). Dans une étape préliminaire une étude comparative a été mené sur 2 simulateurs solaires, équipés respectivement d’une lampe flash et de lampes LED, afin d’assurer la fiabilité et la reproductibilité des mesures de ces multi-jonctions. Pour le simulateur flash, une méthode de caractérisation pour tandems I-V sous 1 soleil qui s’affranchit de l’utilisation de cellules de référence isotype a été adoptée, en se basant sur des mesures d’EQE et des mesures du spectre du flash. Pour le simulateur LED, monté in-situ sur le faisceau d’irradiation, une optimisation du spectre a été effectuée afin de se rapprocher de la référence à basse irradiance, soit ~3% AM0. Cette étude comparative a également permis d’établir la validité de l’extrapolation par le calcul de mesures I-V sous 1 soleil vers les basses irradiances.Ensuite, la compatibilité de cette technologie tandem III-V//Si avec d’un part le cyclage thermique et d’autre part les irradiations a été démontrée, l’interface de collage maintient son intégrité mécanique et électrique face à ces contraintes. L’impact des irradiations sur les performances cellules a révélé certaines similitudes à 300 K et 120 K : - une décroissance marquée du courant de court-circuit (liée à la diminution de la longueur de diffusion) - une diminution plus faible de la tension de circuit-ouvert (défauts de type génération). Du fait de la connexion en séries des sous-cellules, la dégradation de la limitante Si (faible résistance intrinsèque aux irradiations) domine le comportement de la multi-jonction. Il a été démontré que l’ajout d’un nombre croissant de cellules sur le Si se traduit par une sensibilité accru aux irradiations; en effet, la configuration tandem restreint la bande d’absorption du Si au proche infrarouge, partie spectrale la plus affectée par la baisse de longueur de diffusion. L’utilisation d’un modèle basé sur l’IQE a permis de quantifier cette dégradation de longueur de diffusion dans le Si en tandem, ainsi que le coefficient de dommage. A la différence des électrons, les irradiation aux protons 1 MeV sont à l’origine d’une dégradation non-uniforme dans le Si ; par des mesures EQE couplées à de la simulation, nous avons corrélé cette dégradation non-homogène dans le Si avec la position du pic de Bragg correspondant.Pour l’étude basse température, une augmentation linéaire de l’efficacité a été observée jusqu’à ~150K ; et en deçà, des anomalies de caractéristiques I-V ont été détectées ; de type « S like shape » et « flat spot » ces défauts affectent le FF et donc le rendement. Documentées dans la littérature, ces effets sont caractéristiques des conditions LILT, et souvent liées à des modifications des interfaces métal/semi-conducteur. Bien qu’importante, la dégradation des performances électriques fin de vie LILT des III-V//Si s’avère être plus prédictible que celles des III-V/Ge LILT (dispersion statistique). Nous avons également démontré qu’un passage à 300 K, après irradiation à 120 K, entraine une guérison marquée du courant de court-circuit; ceci souligne l’importance des caractérisations in-situ pour quantifier le vieillissement cellule en conditions de fonctionnement. L’approche DDD « Displacement Damage Dose » a été appliqué pour les électrons et protons 1 MeV afin de comparer le taux de dégradation induit. Cette approche permet de prédire la dégradation de ces cellules quel que soit la fluence, les particules et l’énergie, pour une mission spatiale à 300 KThis work focuses on the behavior in space environment of a new photovoltaic solar cell technology: the III-V//Si tandems (2- and 3-junction), obtained by direct bonding. These cells have been exposed to electron and proton irradiations and tested in two types of environment: a) normal irradiance, 1 sun, and 300K room temperature, NIRT condition (Earth orbits) and b) low irradiance, 0.03 sun, and 120K low temperature, LILT condition (deep space). In a preliminary stage, a comparative study was conducted on 2 solar simulators, respectively equipped with a flash lamp and LED lamps, in order to ensure the reliability and reproducibility of the measurements of these multi-junctions. For the flash simulator, a tandems characterization method for I-V under 1 sun that dispense the use of isotype reference cells has been adopted, based on EQE and flash spectrum measurements. For the LED simulator, mounted in-situ on the irradiation beam, a spectrum optimization was performed in order to approach the low irradiance reference, i.e. ~3% AM0. This comparative study also allowed to establish the validity of the extrapolation by calculating I-V measurements under 1 sun towards low irradiances.Then, the compatibility of this tandem III-V//Si technology with thermal cycling on the one hand and irradiances on the other hand has been demonstrated. The bonding interface maintains its mechanical and electrical integrity face to these constraints. The impact of the irradiations on the cell performances has revealed certain similarities at 300 K and 120 K: - a marked decrease in the short-circuit current (linked to the decrease in the diffusion length) - a smaller decrease in the open-circuit voltage (generation type defects). Due to the series connection of the sub-cells, the degradation of the limiting Si (low intrinsic resistance to irradiation) dominates the behavior of the multi-junction. It has been shown that the addition of an increasing number of cells on the Si results in an increased sensitivity to irradiation; indeed, the tandem configuration restricts the absorption band of the Si to the near infrared, the spectral part most affected by the decrease in diffusion length. The use of a model based on the IQE allowed the qualification of this diffusion length degradation of the Si in tandem, as well as the damage coefficient. Unlike electrons, 1 MeV proton irradiations are at the origin of a non-homogeneous degradation in Si; by EQE measurements coupled with simulation, we have correlated this non-homogeneous degradation in Si with the position of the corresponding Bragg peak.For the low-temperature study, a linear increase in efficiency was observed up to ~150K; and below this, anomalies of I V characteristics were detected; of "S-like shape" and "flat spot" type, these defects affect the FF and thus the efficiency. Reported in the literature, these effects are characteristic of LILT conditions, and are often related to changes in the metal/semiconductor interfaces. Although significant, the LILT end-of-life electrical performance degradation of III-V//Si has been shown to be more predictable than that of III-V/Ge LILT (statistical dispersion). We have also shown that a 300 K annealing after irradiation at 120 K leads to a marked healing of the short-circuit current; this underlines the importance of in-situ characterizations to quantify cell aging under operating conditions. The Displacement Damage Dose (DDD) approach was applied for 1 MeV electrons and protons in order to compare the rate of induced degradation. This approach allows to predict the degradation of these cells whatever the fluence, particles and energy, for a space mission at 300 K
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Beaudin, Guillaume. "Nouvelles technologies de fabrication associées aux composants photoniques hybrides." Mémoire, Université de Sherbrooke, 2009. http://savoirs.usherbrooke.ca/handle/11143/1480.
Abstract:
Afin de rendre les télécommunications optiques disponibles au plus grand nombre, le rapport coût/fonctions entrainé par la production de composants photoniques doit être fortement réduit. Or, un procédé permet de repousser les limites des dispositifs classiques basés sur un seul matériau. Il s'agit de l'intégration hybride. Cette technique fait intervenir deux échantillons ou plus pour optimiser les composants. C'est pourquoi ce projet de maîtrise s'est concentré sur le développement de nouvelles technologies de fabrication pouvant appuyer l'hybridation. En fait, ce document aborde le sujet à partir des trois directions suivantes: Direction 1: Collage moléculaire basse température à base de titane oxydé par plasma. Dans ce premier cas, le but est d'obtenir des collages moléculaires dont la forte adhésion permet de faire de l'intégration hybride en dessous de 300 [degrés Celsius]. Pour y arriver, une couche intermédiaire de titane oxydé par plasma est utilisée. Cela rend possible le collage d'échantillons de petites tailles, de matériaux différents et possédants des microstructures. Direction 2: Intégration de réseaux de Bragg verticaux dans des circuits planaires optiques. Dans ce second cas, le but est d'intégrer des réseaux de Bragg verticaux sur des branches de jonctions"Y" grâce à une lithographie mixte (photolithographie et électrolithographie combinés). Cela rend possible l'étude de dispositifs non disponibles commercialement. Direction 3: Coupleur SU-8/Silicium à faibles pertes. Dans ce dernier cas, le but est de faire le prototypage rapide de coupleurs dont les simulations prédisent une grande efficacité de couplages (>75%). Ces composants tirent profit de la plateforme silicium-sur-isolant (SOI ) et d'une photorésine, la SU-8. Cela rend possible la fabrication et le test de la première génération de ces coupleurs. L'ensemble de ces travaux ouvre la voie à des projets de microfabrication de dispositifs photoniques hybride complets et fonctionnels à l'Université de Sherbrooke.
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Desplats, Olivier. "Préparation de surfaces structurées et reprise d'épitaxie par jets moléculaires : réalisation de micro et nano structures sur GaAs." Toulouse 3, 2008. http://thesesups.ups-tlse.fr/299/.
Abstract:
La structuration de surface et la reprise d'épitaxie sont des technologies clé pour le développement des (nano)dispositifs optoélectroniques avancés. Nos travaux de thèse ont visé la préparation de surfaces GaAs micro et nanostructurées pour l'épitaxie et l'étude de la croissance dirigée de boîtes quantiques InAs sur ces surfaces. La lithographie électronique a été retenue pour structurer la résine en surface et une attaque chimique pour le transfert du motif dans le semiconducteur. La décontamination de la surface par plasma micro-onde O2 : SF6 a été démontrée. Sa rugosité a été supprimée par désoxydation in-situ à basse température avec un plasma d'hydrogène. L'influence de l'orientation et de l'échelle des motifs sur l'épitaxie de GaAs a été précisée. Des boîtes quantiques d'InAs ont été réalisées sur ces surfaces recouvertes d'un puits de GaInAs et leur organisation obtenue. Cette méthode de préparation convient aussi pour l'épitaxie sélective de GaAs sur des surfaces structurées par des motifs de Si3N4Surface patterning and epitaxial regrowth are key technologies for novel optoelectronic (nano) devices. The aim of this thesis has been to develop a preparation of GaAs micro- and nanopatterned surfaces suited for regrowth and to study the organization of InAs quantum dots on these surfaces. The patterns have been achieved by electronic lithography in a cap resist and transferred into GaAs by chemical etching. Surface decontamination by a O2: SF6 micro-wave plasma has been demonstrated. Roughening upon in situ deoxidization has been prevented thanks to a low temperature H plasma treatment. Molecular beam epitaxy on these patterned surfaces has been studied. InAs quantum dots have been grown and lateral ordering has been attained. This preparation method has been shown to be efficient for GaAs selective regrowth on Si3N4/GaAs patterned surfaces
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Oszustowicz, Jean-Luc. "Mise au point de technologies adaptées à la réalisation de circuits intégrés monolithiques III-V : application à un circulateur actif en bande X." Lille 1, 1995. http://www.theses.fr/1995LIL10112.
Abstract:
Des capteurs utilisant l'effet Doppler dans le domaine des micro-ondes permettent la mesure de vitesse et de distance des véhicules terrestres. Néanmoins, la miniaturisation de ces capteurs et leur production en grande série restent un problème majeur. Pour ces raisons, une des orientations actuelles des recherches appliquées dans ce domaine est l'intégration monolithique de ces capteurs de mesures. Ces capteurs utilisent un circulateur associe à d'autres circuits bien connus tels que l'oscillateur et le mélangeur. Le circulateur est en général un composant passif fabrique avec un disque de ferrite qui le rend incompatible avec une intégration monolithique. Notre travail consiste donc à concevoir l'intégration monolithique d'un circulateur actif avec une filière technologique utilisant des MESFET ; la réalisation de ce circuit intégré est faite au laboratoire central de l'IEMN. Une première réalisation en technologie hybride nous a permis de nous rendre compte du fonctionnement de ce type de circuit et des problèmes à éviter et nous a permis de retenir une topologie pour la conception du circulateur actif intégré. La réalisation de tels circuits intégrés nécessite une technologie particulière : les via-holes ; nous avons donc mis en oeuvre un procédé de gravure ionique réactive de l'arséniure de gallium permettant une gravure profonde (100 µm) utilisant le fréon 12 (CC12F2) comme gaz réactif. Afin de valider notre procédé, nous avons réalisé des composants passifs (inductances) utilisant ces via-holes, et nous les avons caractérisés sous pointes pour en extraire un schéma électrique équivalent. L'optimisation d'étapes de la réalisation technologique est également nécessaire. Les premières mesures nous confirment la prévision des évolutions théoriques du fonctionnement du circulateur et valide la topologie employée pour le réaliser.
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Giudicelli, Emmanuel. "Evaluation d’une filière technologique de cellules photovoltaïques multi-jonctions à base de matériaux antimoniures (III-V)-Sb pour applications aux très fortes concentrations solaires." Thesis, Montpellier, 2016. http://www.theses.fr/2016MONTT330/document.
Abstract:
La conversion photovoltaïque (PV) de l’énergie solaire repose sur la capacité qu’ont certains matériaux à convertir l’énergie des photons en courant électrique. Le développement des systèmes de conversion PV ces trente dernières années a permis des améliorations considérables en terme de coût et de performances dans le domaine des énergies renouvelables.Une cellule multi-jonctions (MJ), à base de matériaux semi-conducteurs III-V, est un empilement de sous-cellules aux gaps décroissants qui permet notamment une plus large utilisation du spectre solaire. Soumettre ces cellules PV à un flux solaire concentré permet d’augmenter significativement la puissance électrique créée par celles-ci, et ainsi d’abaisser substantiellement le coût de l’électricité produite.Le record du monde est actuellement détenu par le partenariat Soitec / Fraunhofer ISE avec un rendement de 46,0 % mesuré sur une cellule quadruple-jonctions en GaInP/GaAs//InGaAsP/InGaAs pour un taux de concentration de 508 X (où 1 X =1 soleil = 1 kW/m²).L’objectif du travail réalisé dans le cadre de cette thèse est de proposer une alternative aux cellules existantes plus simple à mettre en œuvre avec des cellules MJ monolithiques accordées sur substrat de GaSb pour des concentrations solaire de 1 000, soit une irradiance directe de 1 MW/m². Ce type de cellules, du fait de la très bonne complémentarité des gaps des matériaux et ses alignements de bandes favorables, constitue une alternative crédible et originale aux cellules existantes pour une utilisation sous flux solaire fortement concentré.Afin de mieux comprendre la cellule multijonctions III-Sb optimale, les travaux réalisés ont porté sur la fabrication et la caractérisation des trois sous-cellules fabriquées indépendamment. Ces trois échantillons épitaxiés sont l’Al0,9Ga0,1As0,07Sb0,93 (cellule Top), l’Al0,35Ga0,65As0,03Sb0,97 (cellule Middle) et le GaSb (cellule Bottom) ayant comme gaps respectifs 1,6 eV, 1,22 eV et 0,726 eV à 300 K.Le travail présenté dans cette thèse porte sur :- La réalisation et la mise au point de toutes les étapes technologiques nécessaires à la fabrication des cellules (dépôts métalliques, gravure humide et sèche par plasma …).- La caractérisation des métallisations par structure TLM (Transmission Line Method) dont le meilleur résultat obtenu concerne une métallisation tri-couche Cr/Pd/Au (30/30/30 nm) sur substrat GaSb type P.- La caractérisation sous obscurité courant-tension des paramètres électriques des cellules PV à température ambiante et en fonction de la température.- La caractérisation thermique par mesure de la conductivité thermique des matériaux et une cartographie de température de surface en fonction du flux solaire concentré en conditions réelles.- La caractérisation électro-optique par réponse spectrale, à partir de laquelle nous avons calculé le rendement quantique externe qui représente le rapport entre la quantité d’électrons créés et la quantité de photons incidente.- La caractérisation sous illumination à 1 soleil (1 000 W/m²) sous simulateur solaire et en conditions solaire dont nous avons comparé les paramètres électriques.- La caractérisation des cellules sous flux solaire (fortement) concentré au laboratoire PROMES. Les meilleurs rendements obtenus pour les cellules PV Bottom, Middle et Top respectifs de 4,6 % à 40 X (proche de l’état de l’art), 8,2 % à 96 X et 5,4 % à 185 X (première mondiale pour ces matériaux quaternaires).Ce travail a été cofinancé par le Ministère de l’Education et de la Recherche (Allocation ED) et le Labex SOLSTICE.Photovoltaic (PV) solar energy consists on the ability of certain materials to convert the photon energy into electric current. The development of PV conversion systems in the past thirty years has led to considerable improvements in terms of cost and performance in the field of renewable energiesPhotovoltaic (PV) solar energy consists on the ability of certain materials to convert the photon energy into electric current. The development of PV conversion systems in the past thirty years has led to considerable improvements in terms of cost and performance in the field of renewable energies.A multi-junction (MJ) cell, based on III-V semiconductor materials, is a stack of sub-cells with decreasing gaps which notably allows wider use of the solar spectrum. Exposing these PV cells to a concentrated solar flux can significantly increase the electrical power generated, and therefore substantially lower the cost of electricity yielded.The world record is currently held by the partnership Soitec / Fraunhofer ISE with an efficiency of 46.0 % measured on a four-junction cell GaInP/GaAs//InGaAsP/InGaAs for a concentration ratio of 508 X (where 1 X = 1 sun = 1 kW/m²).The objective of the work in this thesis is to propose an alternative to existing cells, easier to implement with monolithic MJ cells grown on a GaSb substrate for solar concentrations of 1 000, which corresponds to a direct irradiance of 1 MW/m². This type of cell, due to the good complementary of the material gaps and its favorable band alignments, is a realistic and original alternative to existing cells for use under highly concentrated solar flux.To better understand the optimal multijunction III-Sb cell, the work carried out consisted on the manufacturing and characterization of the three sub-cells independently.These three epitaxial samples are Al0,9Ga0,1As0,07Sb0,93 (Top cell), the Al0,35Ga0,65As0,03Sb0,97 (Middle cell) and GaSb (Bottom cell) having as respective gaps 1.6 eV, 1.22 eV and 0.726 eV at 300 K.The work presented in this thesis is:- The establishment of all the technological steps required to manufacture the cells (metal deposition, wet and dry plasma etching ...).- The characterization of metallization by TLM structure (Transmission Line Method) with the best result being a three-layer metallization Cr/Pd/Au (30/30/30 nm) on a GaSb P-type substrate.- The characterization under dark of current-voltage electrical parameters of PV cells at room temperature and in function of the temperature.- The thermal characterization by measuring the thermal conductivity of the materials and a surface temperature mapping in function of the concentrated solar flux in realistic conditions.- The electro-optical characterization by spectral response, from which we calculated the external quantum efficiency which is the ratio between the amount of electrons created and the amount of incident photons.- The characterization under 1 sun illumination (1 000 W/m²) in a solar simulator and in realistic conditions of which we compared the electrical parameters.- The characterization of solar cells under (highly) concentrated solar flux in the PROMES laboratory.The best efficiencies for Bottom, Middle and Top PV cells respectively are 4.6 % for 40 X (close to the state of the art), 8.2 % for 96 X and 5.4 % for 185 X (world first for these quaternary materials).This work was cofounded by the Ministry of Education and Research (ED Research grant) and Labex SOLSTICE
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Gónzalez, Fernández María. "Prácticas artísticas híbridas contemporáneas en el ámbito rural. Paraisurrural." Doctoral thesis, Universitat Politècnica de València, 2016. http://hdl.handle.net/10251/61461.
Abstract:
[EN] This thesis will analyze various constructions of contemporary art projects and exhibitions held since the beginning of the 21st century in rural areas in Spain. From these general cultural parameters and specific parameters, indeterminacy of artistic projects in rural areas requires, at present, a review of the various samples for the analysis of the activities of artists, collectives and institutions in the same area. This study is divided into three chapters:
The first chapter will examine the increase in the recuperation of autonomous pedagogical approaches and popular education frameworks, which has led to rethinking relationship modes and generating nodes of artistic creation in rural areas. More specifically, in line with the new cultural policy review models, allowing for affective, the contribution of other participatory political mutual support and mediation in terms of the commons, the representation of cultural, ecological, aesthetic, educational, productive and free software use in various artistic projects. These creation-based laboratories are represented in the more mature manifestations of projects and works that integrate rural art within an institutional framework and try to develop a standardized normative.
The second chapter examines how interdisciplinary knowledge and art function in the various locations called Fab labs, which advocate the use of open-source technologies. After verifying this, the analysis of case studies related to existing art in rural areas in Spain is presented. This has led to the formulation of a few basic steps to follow for the compendium and creation of a directory in the last chapter of the dissertation.
The third chapter will present my personal proposal as an artist in search of new production models. Being part of a collective has allowed me to develop an interdisciplinary art project in rural areas called "Paraisurural". This is implemented with the knowledge acquired during the research into the creation of an online platform called Lab Rural, hosting artistic presentations in rural areas made by groups, institutions and entities created in Spain during the first decade of this century. Places that are labeled and cataloged in hitherto neglected parameters -such as ethnographical readings, ethnology and assessment of the contributions of open-source technologies- provide a more rigorous characterization and promote coherence in the creation of artistic works.[ES] La tesis analiza diversas construcciones del Arte contemporáneo en los proyectos y exposiciones llevados a cabo desde principios del siglo XXI en el ámbito rural en España. A partir de estos parámetros culturales generales y de parámetros específicos la indeterminación de los proyectos artísticos en el medio rural requiere, en la actualidad, una revisión de las diversas muestras para el análisis de las actividades realizadas por los artistas, los colectivos y las instituciones en este mismo ámbito. El estudio se divide en tres capítulos: El primer capítulo ha detectado la proliferación de recuperar planteamientos pedagógicos autónomos y marcos de educación popular, repensando los modos de relación y generación de Arte en los nodos de creación en el medio rural. Más concretamente bajo los nuevos modelos de una política cultural crítica, dando cabida a lo afectivo, la aportación de otras políticas participativas del apoyo mutuo y la mediación en términos del procomún, la representación de las funciones culturales, ecológicas, estéticas, didácticas, productivas y los usos del software libre en los diversos proyectos artísticos. Estos laboratorios de creación se representan en las manifestaciones más maduras de proyectos y obras que integran el Arte en el medio rural en el sistema institucional e intentan el desarrollo de una normativa regularizada. El segundo capítulo examina de qué maneras actúan el conocimiento transdisciplinar y el Arte en los diversos emplazamientos de los centros llamados Fab labs, sedes de creación cuyo uso aboga las tecnologías de código abierto. Tras constatar esto se presenta el análisis de los casos prácticos en torno al Arte existentes en el medio rural en España, que han llevado a la formulación de unos criterios básicos a seguir para el compendio y creación de un directorio en el último capítulo. El tercer capítulo presenta mi propuesta personal como artista en búsqueda de nuevos modelos de producción, que como parte de un colectivo me ha permitido desarrollar un proyecto artístico transdisciplinar en el medio rural, llamado "Paraisurural". Este se implementa con los conocimientos adquiridos a lo largo de esta investigación en la creación de una plataforma online llamada Labrural o Laboratorio rural, que acoge las representaciones artísticas en el medio rural realizadas por los colectivos, las instituciones y las entidades creadas en España en la primera década del siglo XXI. Lugar en el que se etiquetan y catalogan en parámetros hasta ahora no considerados -como las lecturas de la etnografía, la valoración de la etnología y las aportaciones de las tecnologías de código abierto- para servir de una más rigurosa tipificación y propiciar una coherencia en la materialización de las obras artísticas.
[CAT] La tesi analitza diverses construccions de l'art contemporani en els projectes i exposicions duts a terme des de principis del segle XXI en l'`ambit rural a Espanya. A partir d'estos paràmetres culturals generals i de paràmetres específics la indeterminació dels projectes artístics en el medi rural requerix, en l'actualitat, una revisió de les diverses mostres per l'anàlisis de les activitats realitzades pels artistas, els col lectius i les institucions en este mateix àmbit. L'estudi es dividix en tres capítols: El primer capìtol ha detectat la proliferació de recuperar plantejaments pedagògics autònoms i marcs d'educació popular, repensant els modes de relació i generació d'Art en els nodes de creació en el medi rural. Més concretament davall els nous models d'una política cultural crítica, donant cabuda a l'afectiu, l'aportació d'altres polítiques participatives del suport mutu i la mediació en termes de l'utilitat pública, la representació de les funcions culturals, ecològiques, estètiques, didàctiques, productives i els usos del programari lliure en els diversos projectes artístics. Estos laboratoris de creació es representen en les manifestacions més madures de projectes i obres que integren l'art en el medi rural en el sistema institucional i intenten el desenrotllament d'una normativa regularitzada. El segon capítol examina de quines maneres actuen el coneixement transdisciplinar i l'Art en els diversos emplaçaments dels centres cridats Fab labs, seus de creació l'ús dels quals advoca les tecnologies de codi obert. Després de constatar açò es presenta l'anàlisis dels casos pràctics entorn de l'Art existents en el medi rural a Espanya, que han portat a la formulació d'uns criteris bàsics a seguir per al compendi i la creació d'un directori en l'últim capítol. El tercer capítol presenta la meua proposta personal com a artista a la recerca de nous models de producció, que com a part d'un col¿lectiu m'ha permés desenrotllar un projecte artístic transdisciplinar en el medi rural, cridat "Paraisurural". Este s'implementa amb els coneixements adquirits al llarg d'esta investigació en la creació d'una plataforma online crida Labrural o Laboratori Rural, que acull les respresentacions artístiques en el Medi Rural realitzades pels col¿lectius. les institucions i les entitats creades a Espanya en la primera década del segle XXI. Lloc en què s'etiqueten i cataloguen en paràmetres fins ara no considerats -com les lectures de l'etnografía, la valoració de l'etnologia i les aportacions de les tecnologies de codi obert- per a servir d'una més rigorosa tipificació i propiciar una coherencia en la materialització de les obres artístiques.
Gónzalez Fernández, M. (2016). Prácticas artísticas híbridas contemporáneas en el ámbito rural. Paraisurrural [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/61461
TESIS
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Wu, Xiaoyue. "Simulation Study of Epitaxially Regrown Vertical-Cavity Surface-Emitting Lasers." Thesis, KTH, Skolan för informations- och kommunikationsteknik (ICT), 2011. http://urn.kb.se/resolve?urn=urn:nbn:se:kth:diva-52896.
Abstract:
The vertical-cavity surface-emitting laser or VCSEL is a special type of diode laser, which has established itself in optoelectronic applications asa low-cost, high-quality miniaturized light source. The development of VCSELs can be largely promoted with support from computer simulations. In this study, we have used such simulations, on one hand to understand and improve the VCSEL performance, and on the other hand to prepare for analyzing new device concepts such as transistor-VCSELs. This thesis starts with a background introduction to the principle idea of VCSELs and then states the significance of this simulation work.Then it briefly introduces the previously used simulation workbench Sentaurus and explains the mathematical approach and the computation methods of the finally chosen simulator PICS3D. The case study of a fabricated and characterized epitaxially regrown VCSEL is the major component of this work. First the device configuration is demonstrated with detailed discussion on several design features. Second the physical models of electrical, optical and thermal phenomena along with their key parameters are presented and so are the advanced models for the active region. The main results of simulation, including steady-state characteristics and small-signal modulation, show good agreement with the experimental results and reveal some imperfections of the device design and processing, such as the overestimated stability of the regrown junction and the variation of cavity length caused by over-etch. This work is also treated as an evaluation of the simulator PICS3D, and two problems are identified: one is the troublesome way to construct a 3D device by coupling several 2D layer structures together, requiring the mesh for each layer structure to be compatible; the other would be the tricky boundary setting for the adopted method, Effective Index Method (EIM), for the transverse field calculation when only a weak index guiding effect exits in the cavity. Finally, we summarize this work and suggest some tasks for further simulations.
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Conde, Moustapha. "Composants optoélectroniques à microcavités verticales sur GaAs : Technologies avancées pour de nouvelles fonctions." Phd thesis, Université Paul Sabatier - Toulouse III, 2008. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00357498.
Abstract:
Face à la diversification des domaines d'application en optoélectronique, les émetteurs lasers, dont les VCSELs, évoluent rapidement vers une plus grande capacité d'intégration, ainsi qu'un accroissement de leurs fonctionnalités. Ceci a pour conséquence une sophistication des structures et des géométries de ces composants, impliquant la levée de certains verrous technologiques. Ce travail de thèse porte, d'une part, sur la mise en place d'une méthodologie d'optimisation de la croissance, d'analyse et de diagnostic rapide intégrée au procédé d'épitaxie par jets moléculaires (uniformité, maîtrise des propriétés optiques) démontrée sur de nouvelles structures VCSEL à multicouche complexe. D'autre part, la technologie d'oxydation d'alliages GaAlAs a été étudiée. Ce procédé, appelé AlOx, a ouvert la voie à l'obtention de composants monomodes performants grâce au confinement électro-optique latéral efficace qu'il réalise. Dans le but d'une maîtrise ultime et d'une ingénierie fine de ce confinement, nous avons approfondi la compréhension des cinétiques d'oxydation, mis en place un four avec contrôle en temps réel du front d'oxydation, et étudié une nouvelle technique d'oxydation d'une couche enterrée GaAlAs à partir de la surface. Ce travail contribue au développement des technologies de structurations verticale et latérale dans les composants à microcavité verticale, qui visent à leur ouvrir de nouvelles performances et fonctionnalités.
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Condé, Moustapha. "Composants optoélectroniques à microcavités verticales sur GaAs : technologies avancées pour de nouvelles fonctions." Toulouse 3, 2008. http://thesesups.ups-tlse.fr/411/.
Abstract:
Face à la diversification des domaines d'application en optoélectronique, les émetteurs lasers, dont les VCSELs, évoluent rapidement vers une plus grande capacité d'intégration, ainsi qu'un accroissement de leurs fonctionnalités. Ceci a pour conséquence une sophistication des structures et des géométries de ces composants, impliquant la levée de certains verrous technologiques. Ce travail de thèse porte, d'une part, sur la mise en place d'une méthodologie d'optimisation de la croissance, d'analyse et de diagnostic rapide intégrée au procédé d'épitaxie par jets moléculaires (uniformité, maîtrise des propriétés optiques) démontrée sur de nouvelles structures VCSEL à multicouche complexe. D'autre part, la technologie d'oxydation d'alliages GaAlAs a été étudiée. Ce procédé, appelé AlOx, a ouvert la voie à l'obtention de composants monomodes performants grâce au confinement électro-optique latéral efficace qu'il réalise. Dans le but d'une maîtrise ultime et d'une ingénierie fine de ce confinement, nous avons approfondi la compréhension des cinétiques d'oxydation, mis en place un four avec contrôle en temps réel du front d'oxydation, et étudié une nouvelle technique d'oxydation d'une couche enterrée GaAlAs à partir de la surface. Ce travail contribue au développement des technologies de structurations verticale et latérale dans les composants à microcavité verticale, qui visent à leur ouvrir de nouvelles performances et fonctionnalitésTo face up the increase in their application fields, laser emitters, including VCSELs, are moving rapidly towards greater integration capabilities, as well as diversified functionalities. Sophisticated structures and geometries for these devices are then mandatory, which implies overcoming first some technological limits. This thesis focuses, on the one hand, on the implementation of a methodology for optimizing molecular beam epitaxial growth from a rapid diagnostic method (uniformity, optical properties control) that can be applied to novel VCSEL structures with stacks of non-periodic layer. On the other hand, the wet GaAlAs oxidation technology is studied. This process, known as AlOx, opens the way for obtaining high-performance single-mode VCSELs through the resulting electro-optical lateral confinement. With the aim of an ultimate control and fine engineering for this confinement, the kinetics of oxidation is thoroughly investigated, an novel oven with a real-time in situ control of the oxidation front is presented, and a derived oxidation technique from the surface of a GaAlAs buried layer is demonstrated. This work contributes to the development of technologies for vertical and lateral structurations into vertical microcavity devices, opening up for VCSELs improved performances and new functionalities
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Lindberg, Martin. "Mode Matching Analysis of One-Dimensional Periodic Structures." Thesis, KTH, Elektroteknisk teori och konstruktion, 2018. http://urn.kb.se/resolve?urn=urn:nbn:se:kth:diva-231842.
Abstract:
In this thesis, we analyze the electromagnetic wave propagation in waveguidestructuresexhibiting periodical geometry, including glide symmetry. The analysisis performed using a mode matching technique which correlates the different modecoefficients from separate but, connected regions in the structure. This technique isused to obtain the dispersion diagrams for two one-dimensional periodic structures:a glide-symmetric corrugated metasurface and a coaxial line loaded with periodicholes. The mode matching formulation is presented in Cartesian and cylindricalcoordinate system for the former and the later, respectively. The mode matchingresults are compared to simulated results obtained from the Eigenmode Solver inCST Microwave Studio and are found to agree very well.I detta examensarbete, analyseras elektromagnetisk v°agutbredning i periodiskav°agledarstrukturer som uppvisar glid symmetri. Analysen genomf¨ordes genom enmod matchnings-teknik som korrelerar de olika mod-koefficienterna fr°an separeraderegioner i strukturen med varandra. Denna teknik anv¨ands f¨or att ta framdispersionsrelationen f¨or tv°a endimensionella periodiska strukturer: en glid symmetriskkorrugerad meta-yta och en koaxial ledare belagd med periodiskt urgr¨opdah°aligheter. Mod matchnings-formuleringen presenteras i Kartesiska och cylindriskakoordinatsystem respektive f¨or de ovan n¨amnda fallen. Mod matchnings-resultatenj¨amf¨ors med data-simulerade resultat erh°allna fr°an CST Microwave Studio och de¨overenst¨ammer v¨al med varandra.
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Teng, Sin Yong. "Intelligent Energy-Savings and Process Improvement Strategies in Energy-Intensive Industries." Doctoral thesis, Vysoké učení technické v Brně. Fakulta strojního inženýrství, 2020. http://www.nusl.cz/ntk/nusl-433427.
Abstract:
S tím, jak se neustále vyvíjejí nové technologie pro energeticky náročná průmyslová odvětví, stávající zařízení postupně zaostávají v efektivitě a produktivitě. Tvrdá konkurence na trhu a legislativa v oblasti životního prostředí nutí tato tradiční zařízení k ukončení provozu a k odstavení. Zlepšování procesu a projekty modernizace jsou zásadní v udržování provozních výkonů těchto zařízení. Současné přístupy pro zlepšování procesů jsou hlavně: integrace procesů, optimalizace procesů a intenzifikace procesů. Obecně se v těchto oblastech využívá matematické optimalizace, zkušeností řešitele a provozní heuristiky. Tyto přístupy slouží jako základ pro zlepšování procesů. Avšak, jejich výkon lze dále zlepšit pomocí moderní výpočtové inteligence. Účelem této práce je tudíž aplikace pokročilých technik umělé inteligence a strojového učení za účelem zlepšování procesů v energeticky náročných průmyslových procesech. V této práci je využit přístup, který řeší tento problém simulací průmyslových systémů a přispívá následujícím: (i)Aplikace techniky strojového učení, která zahrnuje jednorázové učení a neuro-evoluci pro modelování a optimalizaci jednotlivých jednotek na základě dat. (ii) Aplikace redukce dimenze (např. Analýza hlavních komponent, autoendkodér) pro vícekriteriální optimalizaci procesu s více jednotkami. (iii) Návrh nového nástroje pro analýzu problematických částí systému za účelem jejich odstranění (bottleneck tree analysis – BOTA). Bylo také navrženo rozšíření nástroje, které umožňuje řešit vícerozměrné problémy pomocí přístupu založeného na datech. (iv) Prokázání účinnosti simulací Monte-Carlo, neuronové sítě a rozhodovacích stromů pro rozhodování při integraci nové technologie procesu do stávajících procesů. (v) Porovnání techniky HTM (Hierarchical Temporal Memory) a duální optimalizace s několika prediktivními nástroji pro podporu managementu provozu v reálném čase. (vi) Implementace umělé neuronové sítě v rámci rozhraní pro konvenční procesní graf (P-graf). (vii) Zdůraznění budoucnosti umělé inteligence a procesního inženýrství v biosystémech prostřednictvím komerčně založeného paradigmatu multi-omics.
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Chu, Rei-Lin, and 朱瑞霖. "Antimonide-based compound semiconductors for III-V CMOS technology." Thesis, 2014. http://ndltd.ncl.edu.tw/handle/63929518091134061196.
Abstract:
博士國立清華大學
材料科學工程學系
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Antimonide-based compound semiconductors are emerging materials for the high-speed low-power electronics in complementary metal-oxide-semiconductor (CMOS) industry beyond 7-5 nm node technology, mid-infrared sensors/detectors in military/medical industry, and solar cells in green energy industry, due to their wide range of tunable band gaps and high carrier mobilities among the III-V compound semiconductors. However, despite the increasing demand in antimonide-based material system for realizing the high performance transistors operated at ultra-low driving voltage (< 0.5 V), the attainment of a high-/(In)GaSb interfaces possessing the low interfacial density of states (Dit) as well as the acceptable thermal stability has yet been achieved. In this dissertation, by depositing the rare-earth oxide, Y2O3, via molecule beam epitaxy (MBE) and atomic layer deposition (ALD), respectively, we have succeeded in passivating the GaSb(100) surface, which forms a thermally stable (> 500 oC) and well-bonded high-/GaSb interface. A detailed comparison between the samples with Y2O3 deposited by MBE and ALD, respectively, has been carried out with respect to the interface chemical bondings and electrical properties. Moreover, dependence of the deposition temperatures of MBE-Y2O3 to the interfacial properties and related MOS device performance has also been discussed. The corresponding chemical bondings and subsequent reactions for the Y2O3/GaSb interface were studied using in situ angle-dependent X-ray photoelectron spectroscopy (XPS). Moreover, the electrical properties for the Y2O3/GaSb interface were studied in terms of the conventional capacitance-voltage (C-V) and leakage current density-electric field (Jg-Eg) characteristics along with the temperature-dependent conductance method (CM) measurements and Gray-Brown (G-B) method analysis for the interfacial density of states (Dit) extraction. Consequently, the self-aligned inversion channel GaSb p-MOSFETs have been fabricated and yielded a record high saturation drain current density (Id,sat) of 130 A/m and maximum transconductance (Gm,max) of 90 S/m. Besides, a low subthreshold slope (S.S.) of 147 mV/decade and a peak field-effect hole mobility (h,FE) of 200 cm2/V-s were also obtained from the GaSb p-MOSFETs with 1 μm-gate-length.
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Fonstad, Clifton G. Jr, Eralp Atmaca, Wojciech Giziewicz, James Perkins, and Joseph Rumpler. "Progress in Developing and Extending RM³ Heterogeneous Integration Technologies." 2003. http://hdl.handle.net/1721.1/3729.
Abstract:
This paper describes recent progress in a continuing program to develop and apply RM³ (recess mounting with monolithic metallization) technologies for heterogeneous integration. Particular emphasis is placed on the APB (aligned pillar bonding) and MASA (magnetically assisted statistical assembly) technologies. Next, ongoing research on applications of RM3 integration to produce optoelectronic integrated circuits (OEICs) for optical clock distribution, diffuse optical tomography, and smart pixel arrays are described. Finally, potential new applications of these technologies in intra- and interchip optical signal interconnects, in fluorescent dye detection and imaging for biomedical applications, and in III-V mini-IC integration on Si-CMOS for enhancing off-chip drive capabilities are outlined.Singapore-MIT Alliance (SMA)
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KUO, HENG, and 郭衡. "Development of III-V Epitaxial Lift-off Processes by Supercritical Fluids Technology." Thesis, 2016. http://ndltd.ncl.edu.tw/handle/30964994810584047707.
Abstract:
碩士國立高雄大學
電機工程學系碩士班
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Considering the key of high cost for producing high efficiency III-V compound solar cell is mainly due to its expensive substrate. Therefore, developing of reproducible and stable Epitaxial Lift-Off (ELO) technology has been regarded as the key way for cost down issue. Which ELO process is based on selectively attacking a thin sacrificial AlAs layer from GaAs under aqueous hydrofluoric acid (HF) solution (selectivity: >106, as compared to GaAs). Looking into the bottleneck of traditional ELO technology by wet etching method, people found its later etch rate (LER) is mainly dominant by diffusion-limited instead of reaction-rate-limited. In other words, the dominant reason for manipulating etching rate is dependent on the solubility of reaction residual and the exchanging rate of fresh etchant solution in the tunnel. Hence, as sample size is getting larger and the sacrifice layer is going to become narrower (i.e. higher gap-aspect-ratio), it has been expected the etching rate will be more slow down. In order to overcome those bottlenecks caused by traditional wet etching ELO processes, this study was focus on surveying the way for reducing surface tension. We were therefore inspired by supercritical fluids (SCFs) and know it naturally exhibits low viscosity, high diffusivities and zero surface tension – has extremely potential to bring breakthrough in developing ELO technology. Therefore, in the beginning of this study, we aim to establish a highly corrosion-resistance and HF-compatible SCFs etching system for moving into developing SCFs etching technology. Moreover, we launched this study by systematically investigating LER under various SCFs conditions (such as T, P and etchant concentration), accompanying with developing the related thin-film maintained technology. For studying LER by wet etching method, samples with a 500nm thick Au-coated layer (structure: 3µm GaAs thin film - 150nm AlAs sacrificial layer - 350µm GaAs substrate) were patterned to form shapes of square, circle and hexagonal as well as having various size in range of 200µm ~ 1000µm. We hence can evaluate their LER in different concentration of aqueous hydrofluoric acid (HFaq) by determining if the Au-coated GaAs thin film has been lift-off and floating in the etchant. We observed the LER of sample with hexagonal pattern in condition of [HF] = 49% can go to 30 ~ 65µm/min. On the other hand, once the sample area enlarges 400 times (1mm x 1mm → 20mm x 20mm), meanwhile, the ratio of the length of etching tunnel to the thickness of sacrificial layer (gap-aspect-ratio) have one order degree higher (104 → 105). With the same concentration of HF (49%), the LER for 20nm or 100nm AlAs sacrificial layer is 4.6 and 6.2 µm/min, respectively. It also indicates that the speed of ELO processes is mainly affected by diffusion-limit. In the beginning of moving into supercritical fluids etching, we choose anhydrous Hydrogen fluoride-pyridine (HF/Py) as the solute and mix it into the supercritical CO2 (scCO2) as the solvent. By trade off people’s safety and system operation limit, the experiment was conducted under available temperature (T) and pressure (P) in the range of 40oC ~ 60oC and 2000psi ~ 3000psi, respectively. The results show that the LER can be manipulated and enhanced by either of increasing etching temperature or pressure. We therefore set T = 60oC and P = 3000psi for keeping the LER stay in high speed for following studies. Considering mixing low content of pure water into scCO2 can help in taking the residues away from the etching tunnel, in this study, we also confirm that using low concentration aqueous HF(aq) mixed in scCO2 indeed can offer us a higher LER than etching in high concentration of HF/Py. On the other hand, co-solvent effect of mixing acetone (ACE) into HF/scCO2 was also investigated. In case of low [HF] (< 500mM), mixing ACE and HF with the same volume, we found the LER can be little enhanced. However, as increasing [HF] (500 ~ 700 mM), using co-solvent will make the LER have an obvious reducing. Furthermore, in case of [HF] = 713mM, as the volume proportional of ACE to HF is going higher, the LER will be further decreased. In addition, for understanding those etching performance under even higher [HF], by comparing of samples with 150nm AlAs sacrificial layer separately etching in condition of [HF(aq)] = 713mM and [HF(aq)] = 938mM under scCO2, the results shown, in case of [HF(aq)] = 938mM, the LER can be pushed to 111m/min, but damage on the wafer surface was easily accompanying by. Therefore, in this study, we were keeping [HF(aq)] = 713mM (~ 1.24% in wt) to immerse larger samples (size: 20mm x 20mm) in HF/scCO2 until which GaAs thin film can be totally lift-off for realizing their average LER when the needed etching time goes to 0.5 ~ 1 day. The results show that as narrowing the thickness of AlAs from 150nm to 20nm (150, 100, 20nm), the LER will be decreased from 12.8m/min to 7m/min (12.8, 9.3, 7 µm/min). Moreover, comparing to the traditional wet etching ELO method, this study using only 1/40 concentration of HF in scCO2 (i.e. 1.24% V.S. 49%), the LER can be even increased higher than 1.5 times. The niche of introducing SCFs technology into developing “dry” and high efficient ELO processes has been initial demonstrated. Following the ELO process, a 3m GaAs thin film in dimension of 400mm2 has been successfully well-transferred into a flexible PET substrate by using polydimethylsiloxane (PDMS) and NOA61. Overall, in this study, we have built-up a high corrosion-resistance SCFs etching system and introduced it into developing SCFs-related etching technology. We also investigated its etching performances under various pressure and temperature as well as studying its co-solvent effect by acetone. Hopefully, our work in pioneer can become the valuable foundation for developing SCFs etching technology and bring inspired in the field of photonics, Silicon industry, etc.
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Hwang, Jung Min, and 黃忠民. "KEY TECHNOLOGY DEVELOPMENT FOR HIGH EFFICIENCY III-V BASED SOLID-STATE LIGHTING SOURCE." Thesis, 2005. http://ndltd.ncl.edu.tw/handle/19750220019717228324.
Abstract:
博士國立清華大學
電子工程研究所
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There had various methods to generate the white light of SSL. Each method could be evaluated by cost, performance, and technology requirement. The research and challenge for industry or scientist was still in progress. The thesis was focus on the discussion of performance and technology requirement. The major technology now for III-nitride based LED fabricated including III-Nitride growth, doping, contact, etching and package was presented. How to make the high efficiency device was the research key point in this thesis. The solution was listed below in my research. ² Solution for Improvement of internal quantum efficiency We invented a photon-assisted wet etching with chopped photon source method for device fabrication. This damage free etching method could produce an ultra-smooth etching surface with RMS=0.37nm in GaN. The smooth, uniform, and broaden etching surface in GaN by ELPEC-CS was achieved. The methods was extended to etching p-type GaN, the physical limitation in photoelectrochemical etching was overcame. The first blue LED fabricated by photon-assisted wet etching method was fabricated. The surface treatment methods were also developed. The surface state was removed by boiled KOH treatment with short time or photon assisted cryogenic etching. The etching damage was the key issue while the device was scale down. ² Solution for Improvement of light extraction efficiency The light extraction method in the III-Nitride LED and III-Phosphide LED were developed by our photon-assisted wet etching method. ² Solution for Improvement of electrical efficiency n The p-type GaN issue was considered in hydrogen extraction and ohmic contact. The series resistance included resistance of p-type GaN and contact resistance were reduced and discussed in detail. n The scale-down effect of the III-Nitride structure and device was discussed. While the device scaling down, the current crowding effect will be suppressed. Many application of my research were presented including Digital light source and quick testing method. In the thesis, various structure sizes were fabricated by various etching technology. The size of III-Nitride based structure was fabricated from 300mm to 10nm. The LED structure from 300mm to 4mm could be formed by photolithography following by etching. By controlling photolithography in diffraction mode or over etching the metal mask, the size could be reduced from 2mm to 0.5mm. The mesa GaN LED or P/N diode could be fabricated. The nano structure from 100 to 30nm of GaN could be formed due to the dislocation-induced morphology during etching in photo-assisted wet etching. The structure with 50~10nm nano-wire could be fabricated in GaN or p-GaN during photo-assisted wet etching. The micro-LED was successfully fabricated. How to make the nano-LED with scale-down (100~0.1nm for nano scale) for III-Nitride was the major research in the future. The optimized device structure was designed by the commercial software with lattice mismatch control concept. The heat extraction in III-Nitride based flip chip LED and III-Phosphide vertical LED was designed. The scale-down effect of the thermal extracted was designed and discussion. There still had much challenges for fabricating or modeling while device was scale-down from micro to nano scale (100nm-0.1nm). The research and develop of micro-LED, nano-LED or quantum dot LED for “Next generation light source” was an interested, valuable and challenge work.
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Hsiao, Ya, and 蕭亞. "Low resistance metal T-gate and source/drain contact technologies for III-V MOSFET Application." Thesis, 2014. http://ndltd.ncl.edu.tw/handle/85767090660071059345.
Abstract:
碩士國立交通大學
光電系統研究所
102
III-V materials, comparing with Si, can provide significantly higher electron mobility and higher drift velocity under low voltage operation. Consequently, III-V materials are very promising to replace currently used Si as channel material in order to achieve a better power consumption/device performance tradeoff. In this thesis, gate and source/drain technologies for III-V metal oxide semiconductor field effect transistor (MOSFET) application have been developed. The related key structure fabrication as well as material and electrical analysis were also carried out in this study. Firstly, the control gate is basically a metal T-shaped gate structure consisting of (1) a wide top cover to provide a low-resistance path for RF signal passing through; (2) a narrow stem at the bottom as gate footprint to reduce the contact area with the substrate, to form smaller gate length, to reduce electron transit delay, and hence to increase operation frequencies. In order to achieve a smaller gate length, we use silicon nitride (SiNx) film as a structural support layer, coupled with "double nitride deposition and dry etching process" to shrink the gate length. The minimum finally gate length achieved in this study is 60 nm. Source/drain contact technology is developed based on conventional silicide technology which can be easily applied on III-V epitaxial layers, such as indium gallium arsenide and gallium arsenide, for self-aligned metal alloy formation. The self-aligned S/D structure without additional lithography steps can achieve better device density scaling and reduce the series resistance simultaneously. A variety of metal stacks were deposited on indium gallium arsenide or gallium arsenide substrates to form alloys under different annealing temperatures. Experimental results show that the lowest contact resistance achieved is 768 Ω∙um when using germanium/nickel metal contact stack. The developed gate and source/drain contact technologies are potential for future high-performance III-V MOSFET development.
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Hau-YuLin and 林浩宇. "The Study of Substrate-Strained Silicon Technology and III-V Compound Semiconductor for Realizing High Performance Transistors." Thesis, 2011. http://ndltd.ncl.edu.tw/handle/29240663120737958427.
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Chang, Pen, and 張翔筆. "Interface engineering between high-κ dielectrics and III-V high mobility channel materials for passivation enabling the technology beyond Si CMOS." Thesis, 2011. http://ndltd.ncl.edu.tw/handle/26050156900427811103.
Abstract:
博士國立清華大學
材料科學工程學系
100
The High-κ/Metal-Gate plus III-V high mobility channel materials is regarded as a urgent issue for achieving high performance and low power dissipation complementary metal-oxide-semiconductor (CMOS) technology beyond 15 nm node. A combination of electrical, chemical, and structural characterization methods to evaluate the MOS interface passivation quality. The interface engineering of in-situ directly deposited not only rare-earth oxide (REOs) but also HfO2-based high-κ dielectrics on III-V surface exhibited the successful passivation, in terms of low interfacial density of states (Dit) below 10e12 eV-1cm-2 without midgap peak, low equivalent oxide thickness (EOT) below 1 nm, low leakage current, both conduction band offset (ΔEc) and valence band offset (ΔEv) are larger than 1.5 eV, and truly high thermal stability higher than 800 oC. Moreover, high performance of self-aligned gate first inversion-channel MOS field-effect-transistors (MOSFETs) have achieved steep subthreshold swing (SS) value below 100 mV/dec, a maximum drain current (Id,max) of 1.5 mA/μm, a maximum transconductance (Gm) of 0.77 mS/μm, and a peak field-effect mobility (μFE) of 2100 cm2/Vs. This work suffices the key for realizing ultimately scaled devices with really high performance.
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Wu, Yan-Dar, and 吳彥達. "The study of high k dielectrics and metal gates on Si and III-V semiconductor substrates for the advanced CMOS technology." Thesis, 2012. http://ndltd.ncl.edu.tw/handle/87326659377380981542.
Abstract:
博士國立清華大學
材料科學工程學系
101
Looking beyond the 15 nm node ICs, the consensus is that not only high-κ dielectrics but also appropriate channel material should replace the long-standing SiO2/Si system. The combination of high-κ dielectrics with channel of the III-Vs will have to be integrated onto Si. The themes of this work were divided into three parts: 1. Silicon wafer and MBE-grown HfO2 thin template were used as substrates for sputtering deposition. From TEM pictures, the interfacial layer thickness of HfO2 deposited on Si and MBE-grown thin HfO2 template is 19.3 Å and 9 Å. At -1V, the leakage density is 3.8x10-3A/cm2 and 8.1x10-7A/cm2 for HfO2/Si and HfO2/(MBE-grown thin HfO2 template) samples. For HfO2/(MBE-grown thin HfO2 template) sample, a maximum value of capacitance at 1 kHz is 151pF, yielding a dielectric constant of 12.8 with the capacitance equivalent thickness (CET) of 17.8Å. The capacitance-voltage curves of HfO2/(MBE-grown thin HfO2 template) sample show a minor frequency dispersion of capacitance. The interfacial improvement and the enhanced electrical properties of the HfO2 film were obtained with MBE-grown thin HfO2 template. 2. HfO2 was combined with TiO2 to increase the dielectric constant. From TEM, the oxide thickness of Ti-doped HfO2 on Si and MBE-grown HfO2 template is 76 Å and 87 Å. The thickness of interfacial layer for Ti-doped HfO2 on Si and MBE-grown HfO2 template is 12Å and 8Å. At Vfb+1V, the leakage current density of Ti-doped HfO2 on Si and MBE-grown HfO2 template was 0.31 and 2x10-2 A/cm2. According to the CV curves, the calculated flat-band voltage of the Ti-doped HfO2 on Si and MBE-grown template was 0.15 and 0.28 volt. From the CV curves modified with two-frequency model, the calculated dielectric constant of Ti-doped HfO2 on Si and MBE-grown template is 13.4 and 21.4 with capacitance equivalent thickness of 22Å and 16 Å. 3. For the Al2O3/Ga2O3(Gd2O3)/In0.2Ga0.8As system, an atomically sharp oxide/semiconductor interface and amorphous GGO without any re-crystallization indicates the robustness and thermal stability of the hetero-structures. Both p- and n-MOS capacitors show very small frequency dispersion ranging from 2.2% to 4.4% (10 kHz–500 kHz) in the accumulation region, indicating the high-quality gate dielectric stack and GGO/In0.2Ga0.8As interface. For MOS capacitors with the same type of substrate and different metal gates, the differences between the Vfb’s are in good agreement with the differences in metal work functions, indicating unpinned Fermi-levels at the metal/dielectric interfaces. These are due to the perfected interfaces on both oxide/semiconductor and metal/oxide, revealing Fermi- level unpinning at both interfaces. Moreover, we have further derived the Vth’s of the p- and n-MOS capacitors with different metal gates. The present derived Vth values may not be very accurate, however, are in a good agreement with those observed on quasi-static C-V curves. In summary, the results in this dissertation demonstrate MBE-grown thin template is a good buffer layer to decrease the plasma bombardment during the sputtering process, mixing TiO2 into HfO2 is effectively to increase the dielectric constant value, and Vth’s of the p- and n-MOS capacitors with different metal gates was derived.
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"Synthesis of Hybrid (III-V)y(IV)5-2y Semiconductors: A New Approach to Extending the Optoelectronic Capabilities of Si and Ge Technologies." Doctoral diss., 2017. http://hdl.handle.net/2286/R.I.44221.
Abstract:
abstract: Modern semiconductor technologies have been dominated by group-IV materials and III-V analogues. The development of hybrid derivatives combining appropriate members of these systems has been of interest for the purpose of extending the optoelectronic capabilities of the state-of-the-art. Early work on pseudo-binary (III-V)-IV alloys, described with the general formula (III-V)1-x(IV2)x,
showed limited progress due to phase segregation, auto-doping and compositional inhomogeneities. Recently, new techniques were introduced for synthesizing new classes of (III-V)-IV hybrid materials using reactions of V(IVH3)3 molecules [V = N, P, As and IV = Si, Ge] with group-III elements (B, Al, Ga, In). The reactions produce (III-V)-IV3 building blocks that interlink to form diamond-like
frameworks in which the III-V pairs incorporate as isolated units within the group-IV lattice. This approach not only precludes phase segregation, but also provides access to structures and compositions unattainable by conventional means. Entire new families of crystalline (III-V)-IV3 and (III-V)y(IV)5-y alloys with tunable IV-rich compositions, different from conventional (III-V)1-x(IV2)x systems, have been grown on Si(100) and GaP(100) wafers as well as Si1-xGex and Ge buffer layers which, in most cases, provide lattice matched templates for Si integration.
In this work, materials in the In-P-Ge, Ga-As-Ge and Ga-P-Si systems that would exhibit direct-gap behavior were targeted. A series of (InP)yGe5-2y alloys with tunable Ge contents above 60% were synthesized by reactions of P(GeH3)3 and indium atoms and were studied for bonding, structure, and optical response. (GaAs)yGe5-2y analogues were also grown and exhibited strong photoluminescence for applications in mid-IR photonics. The GaPSi3 alloy and Si-rich derivatives were produced via reactions of P(SiH3)3 and [H2GaNMe2]2 and exhibit enhanced absorption in the visible range. Quaternary analogues in the Al1-xBxPSi3 system were grown on Si via reactions of Al(BH4)3 and P(SiH3)3 leading to the formation crystalline materials with extended absorption relative to Si. This makes them imminently suitable for applications in Si-based photovoltaics. The work emphasized use of quantum-chemical simulations to elucidate structural, thermodynamic, and mechanical properties of the synthesized systems. The theory also included simulations of new synthetic targets such as BNC3, BNSi3, BPC3, and BPSi3 with interesting mechanical properties and strong covalent bonding.Dissertation/Thesis
Doctoral Dissertation Chemistry 2017
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Ok, Injo 1974. "A study on electrical and material characteristics of hafnium oxide with silicon interface passivation on III-V substrate for future scaled CMOS technology." Thesis, 2008. http://hdl.handle.net/2152/3974.
Abstract:
The continuous improvement in the semiconductor industry has been successfully achieved by the reducing dimensions of CMOS (complementary metal oxide semiconductor) technology. For the last four decades, the scaling down of physical thickness of SiO₂ gate dielectrics has improved the speed of output drive current by shrinking of transistor area in front-end-process of integrated circuits. A higher number of transistors on chip resulting in faster speed and lower cost can be allowable by the scaling down and these fruitful achievements have been mainly made by the thinning thickness of one key component - Gate Dielectric - at Si based MOSFET (metal-oxide-semiconductor field effect transistor) devices. So far, SiO₂ (silicon dioxide) gate dielectric having the excellent material and electrical properties such as good interface (i.e., Dit ~ 2x10¹⁰ eV⁻¹cm⁻²), low gate leakage current, higher dielectric breakdown immunity (≥10MV/cm) and excellent thermal stability at typical Si processing temperature has been popularly used as the leading gate oxide material. The next generation Si based MOSFETs will require more aggressive gate oxide scaling to meet the required specifications. Since high-k dielectrics provide the same capacitance with a thicker film, the leakage current reduction, therefore, less the standby power consumption is one of the huge advantages. Also, it is easier to fabricate during the process because the control of film thickness is still not in the critical range compared to the same leakage current characteristic of SiO₂ film. HfO₂ based gate dielectric is considered as the most promising candidate among materials being studied since it shows good characteristics with conventional Si technology and good device performance has been reported. However, it has still many problems like insufficient thermals stability on silicon such as low crystallization temperature, low k interfacial regrowth, charge trapping and so on. The integration of hafnium based high-k dielectric into CMOS technology is also limited by major issues such as degraded channel mobility and charge trapping. One approach to overcome these obstacles is using alternative substrate materials such as SiGe, GaAs, InGaAs, and InP to improve channel mobility.text
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Chen, Yi-Ren, and 陳奕任. "Growth of Silver-nanoparticle-distributed Zinc Oxide Thin Films to Improve The Efficiency of III-V(InGaP/GaAs/Ge) Solar Cells Using Spin-coating Technology." Thesis, 2014. http://ndltd.ncl.edu.tw/handle/92g2gz.
Abstract:
碩士國立虎尾科技大學
光電與材料科技研究所
102
ilver-nanoparticle-distributed Zinc Oxide (Ag/ZnO) thin films was prepared by spin-coating technology in this thesis. The solution composed of zinc acetate, sodium hydroxide and silver nitrate is used as the coating, which spins on the silicon and glass substrate uniformly. The Ag/ZnO films will form on the substrate after baking in furnace system. The effects of zinc acetate concentration, sodium hydroxide concentration, silver nitrate concentration were investigated in this thesis.The optimal concentration of zinc acetate and sodium hydroxide and silver nitrate concentration are 0.007M and 1 M and 0.008M, respectively. The best baking temperature is about 200 oC under vacuum condition. The Transmittance and Reflectivity of Ag/ZnO film are 95 % and 2.5% , respectively under the optimal condition. The peak position of PL spectrum at optimal condition are 379 nm and 550 nm, respectively. We will coat the bestest Ag/ZnO film on the surface of III-V(InGaP/GaAs/Ge) solar cells,it can increases the efficiency of III-V solar cells from 30.4% to 34.1%.
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Fastlund, Martina. "Arseniks löslighet i grundvattenakviferen i Hjältevad : Utvärdering med geokemisk modellering." Thesis, 2018. http://urn.kb.se/resolve?urn=urn:nbn:se:uu:diva-343032.
Abstract:
Excessive concentrations of arsenic in soil- and groundwater constitute a global issue. The spread of arsenic is due to both natural and anthropogenic effects in the environment. Historically, the anthropogenic emissions have originated from several different industrial sectors e.g. wood impregnation. In Sweden, there are approximately 85 000 contaminated sites. Most of them are contaminated due to industrial activities. The emissions of arsenic in Sweden are mainly due to the wood impregnating agent CCA (copper, chromium and arsenic). Arsenic is a toxic metalloid that predominantly occurs as the inorganic compounds arsenite As[III] and arsenate As[V] in soil and groundwater. The mobilization of the arsenic compounds in soil water is affected by the redox conditions and by other conditions in the field, e.g. pH. Arsenate adsorbs stronger to iron- and aluminum hydroxides. Arsenite is the most toxic, mobile and soluble of the two compounds. In a previously remediated impregnation plant in Hjältevad, Småland, arsenic has started to spread in the soil and groundwater. High dissolved concentrations of arsenic have been measured in the area. A hypothesis about the recent mobilization of arsenic is that pollutants below the groundwater table which were left behind after remediation started to dissolve due to changed redox conditions. This report aims to evaluate how the mobilization and adsorption of arsenic in Hjältevad is effected by pH and redox potential. This was addressed by leaching tests and geochemical modeling in Visual MINTEQ. Soil samples were collected during autumn 2017. Soil samples from seven different sampling points, taken from different depths were collected. Leaching tests were carried out for both dry and humid soil samples. Oxalate extractable arsenic was used together with measured dissolved concentrations of cat- and anions as input in Visual MINTEQ. The input data were used to evaluate the mobilization and adsorption of arsenite, arsenate and total arsenic due to pH, redox potential and the specific surface area of ferrihydrite. The modeling showed that the mobilization and adsorption of arsenic is dependent on pH, redox potential and reactive surfaces in the soil solution. Arsenate was adsorbed more strongly between pH 4.5 and 6.5 while arsenite was adsorbed at pH values greater than 7. The conclusion is that the mobilization and adsorption of arsenic were affected to some extent by the pH value. However the redox potential and the specific surface area of ferrihydrite were more influential. To verify the trends seen in the report, additional modeling is required. The report shows that most likely, arsenic started to mobilize in Hjältevad due to the changed redox conditions.