Croissance et caractérisation d'hétérostructures ZnBeSe à large bande interdite
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Abstract EN:
Recently, a new family of II-VI wide band gap compounds which is the Be chalcogenides came under focus. These materials are interesting for several reasons. They exhibit a high covalence bonding, which could be positive for increasing the life time of devices based on these materials. Zn(Mg)BeSe allows can also be grown lattice-matched to several commercial substrates like GaAs, Si, GaP. Furthermore, very few experimental data are available on Be-Compounds. Thus the study of BeX physical properties is of fundamental interest. This work deals more particularly with the growth and characterization of ZnBeSe heterostructures. In order to achieve a good epitaxy of ZnBeSe onto silicon, we have shown that the main difdficulty is the reactivity between the components at the interface. We have always obtained a 3D nucleation even for a lattice-matched alloy, which is probably due to a strong affinity between Si and Se. Afterwards, we have realized the first growth of ZnBeSe on GaP substrate. We have achieved a much better crystalline quality than onto Silicon. Finally, we have studied the physical properties of ZnBeSe ternary alloys. The variations of the direct gap have been measured for the first time over the whole composition. This allows to evidence the position of the direct to indirect gap cross-over in the alloy at 46% Be. Phonon LO and TO energies has also been determined by Raman spectroscopy.
Abstract FR:
Des efforts de recherche se sont récemment développés sur une nouvelle famille de semi-conducteurs II-VI à large bande interdite: les chalcogénures de Béryllium. Ces matériaux sont intéressant à plusieurs titres. Le caractère covalent marqué des BeX leur confère une grande rigidité élastique, ce qui est favorable à l'augmentation la durée de vie des dispositifs basés sur ces matériaux. Les alliages Zn(Mg)BeSe peuvent également être épitaxiés en accord de maille sur plusieurs substrats commerciaux comme GaAs, Si, GaP. De plus, il existe très peu de données expérimentales concernant cette famille de matériaux. L'étude des propriétés physiques des BeX présente donc un intérêt fondamental évident. Ce mémoire traite plus particulièrement de l'élaboration et des caractérisations des hétérostructures ZnBeSe. Dans le cas de la croissance de Be(Zn)Se sur Si, nous avons montré que la réactivité des espèces à l'interface joue un rôle primordial pour la qualité de la relation epitaxiale. Nous observons toujours une nucléation 3D même pour un alliage accordé, ce qui est certainement dû à une trop forte affinité chimique entre Si et Se. Par la suite, nous avons réalisé les premières croissances de ZnBeSe sur GaP. Nous obtenons une bien meilleure qualité cristalline que sur Si. Enfin, nous nous sommes attachés à étudier les propriétés intrinsèques du ternaire ZnBeSe. Les variations du gap direct de l'alliage ont été mesurées pour la première fois sur toute la gamme de composition. L'étude des propriétés optiques de ZnBeSe nous a alors permis de mettre en évidence la transition gap direct indirect pour une composition de 46%Be. Les énergies de phonons LO et TO ont également été mesurées par spectroscopie Raman.