thesis

Optoélectronique visible et ultraviolette à base de semi-conducteurs II-VI à large bande interdite

Defense date:

Jan. 1, 2001

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Institution:

Nice

Disciplines:

Physics

Authors:

Directors:

Abstract EN:

Over the past few years, there has been a great deal of work focused on wide bandgap semiconductors for their applications in electronics and optoelectronics. Main goals are the fabrication of ultraviolet (UV) photodetectors and blue and UV laser diodes. In this work, II-VI compounds based on zinc selenide (ZnSe) and zinc oxyde (ZnO) are studied for these purposes. UV photodetectors based on ZnSe and especially on (Zn,Mg,Be,Se) quaternary alloys are first reported. Three types of structures have been studied which are p-i-n, Schottky barrier and metal-semiconductor-metal photodiodes. With these different devices, high maximum spectral responses, important UV/visible contrasts and low noise levels are achieved. This work thus demonstrates the potential of ZnSe and (Zn,Mg,Be,Se) compounds for UV detection. Growth of ZnO on sapphire substrate has also been studied. It is demonstrated that two different growth modes can be achieved depending on experimental conditions. Two-dimensional growth mode layers exhibit a mosaic structure with columnar subgrains delineated by vertical dislocations whereas the three-dimensional growth mode generates numerous interactions between dislocations and leads to higher structural quality films. A total dislocation density of 3-5x109 cm-2 is obtained in that case.

Abstract FR:

Depuis plusieurs années, un effort de recherche important est consacré aux semi-conducteurs à large bande interdite pour leur applications optoélectroniques. Les principaux objectifs sont la réalisation de détecteurs ultraviolet (UV) et la fabrication de diodes laser émettant dans le bleu ou l'UV. C'est avec cet objectif que nous avons étudié les composés II-VI à base de ZnSe et ZnO. Des photodétecteurs UV en ZnSe et (Zn,Mg,Be,Se) sont tout d'abord décrits. Trois types de structures ont été fabriquées avec de bonnes performances. Il s'agit des photodiodes p-i-n, à barrière Schottky et métal-semiconducteur-métal. Avec ces différents dispositifs, nous obtenons des réponses spectrales élevées, de forts contrastes de détection UV/visible et de faibles niveaux de bruit. Ce travail démontre le fort potentiel des composés II-VI ZnSe et (Zn,Mg,Be,Se) pour la détection ultraviolette. La croissance de ZnO sur substrat de saphir est parallèlement abordée. Deux modes de croissances sont obtenus selon les conditions expérimentales. La croissance bidimensionnelle conduit à la formation d'une structure mosai͏̈que de grains délimités par des dislocations verticales tandis que la croissance tridimensionnelle favorise de nombreuses interactions entre les dislocations et mène à une meilleure qualité structurale. Une densité totale de dislocations de 3-5x109 cm-2 est obtenue dans ce cas.