Croissance de (Ga,In)(N,As) en Epitaxie sous Jets Moléculaires
Les alliages nitrures dilués forment une classe de matériaux
aux propriétés étonnantes. L’ajout de seulement
quelques % d’azote dans les composés (In,Ga)As suffit à
réduire considérablement leur énergie de bande interdite.
En particulier, le matériau InGaAsN (GINA) suscite un grand intérêt
pour la fabrication de composants optoélectroniques : il étend
la gamme des énergies accessibles sur substrat de GaAs (001), permettant
ainsi de profiter de la grande maturité de cette filière technologique
(voir fig. 1 et fig. 2). C’est pour les télécommunications
optiques que les premières applications ont été réalisées
: le matériau InGaAsN a permis de réaliser des sources laser
VCSEL (laser à émission verticale) infrarouges à 1.3
µm, longueur d’onde porteuse de l’information dans les fibres
optiques.
Fig. 1 : énergies de bande interdite de la famille des semiconducteurs
nitrures dilués.en fonction de leur paramètre de maille Fig.
2 : photoluminescence à basse température de puits quantiques
GINA et InGaAs dans GaAs
La synthèse d’alliages ternaires ou quaternaires entre les nitrures (Al,Ga,In)N et les arséniures (Al,Ga,In)As a longtemps été entravée par la faible miscibilité prévue par la thermodynamique entre ces deux types de composés. C’est grâce aux techniques de croissance hors équilibre thermodynamique, telles que l’épitaxie par jets moléculaires, que les premières couches d’alliages de GaAsN et d’InGaAsN (aussi appelé plus communément GINA) ont été réalisées dans les années 90. Aujourd’hui la recherche mondiale est très riche et active dans ce domaine tant au niveau fondamental qu’appliqué.
Thèmes de recherche :
Lasers infrarouge 1.3 µm-1.55 µm
Cellules solaires (fig. 3)
Nitrures très dilués
Croissance fortement contrainte
Effet recuit/localisation
Transitions intrabandes
Equipement :
Le réacteur d’épitaxie est un RIBER32P dédié à l’épitaxie des matériaux III-V faiblement nitrurés. Il est équipé d’une source à plasma radiofréquence permettant de générer des espèces azotées réactives à partir de l'azote moléculaire neutre. Les autres éléments (Ga, As, In, Al, Si, Be) sont évaporés de façon standard à partir de cellules d’effusion. Le suivi de la morphologie de surface pendant la croissance se fait en temps réel grâce à la technique RHEED (diffraction des électrons en incidence rasante).
Responsable : Benjamin Damilano
