Étude de la croissance et des propriétés de films minces d'AIN épitaxiés par jets moléculaires sur substrat silicium : application aux résonateurs acoustiques et perspectives d'hétérostructures intégrées sur silicium
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This work deals with epitaxial growth of aluminium nitride (AIN) thin films on silicon substrates. Structural and optical properties of AIN grown by molecular beam épitaxy are studied depending on substrate orientation and surface preparation. The sound velocity of acoustic waves and piezoelectric coefficients e31 and d33 are also measured. Preliminary results on bulk acoustic wave resonators show that epitaxial AIN thin films would allow the fabrication of devices operating up to high frequencies. In the last part, we present some side results resulting to this study. In particular, it is shown how the improvement of the quality of AIN impacts properties of GaN-based heterostructures. Some prospects are highlighted regarding the fabrication of micro-nanostructures and potentialities towards integration with the silicon technology are also discussed.
Abstract FR:
Ce travail concerne l’étude de la croissance épitaxiale de couches fines de nitrure d’aluminium (AIN) sur substrats silicium. Les propriétés structurales et optiques de l’AIN épitaxié par jets moléculaires sont étudiées en fonction de l’orientation et de la préparation de surface du substrat. La vitesse de propagation des ondes acoustiques et les coefficients piézoélectriques e31 et d33 sont mesurés. Des mesures préliminaires sur des résonateurs à ondes acoustiques de volume confirment que l’utilisation de couches épitaxiées permet la réalisation de composants capables de fonctionner à hautes fréquences. Dans la dernière partie, nous présentons des résultats collatéraux à cette étude et plus particulièrement nous montrons l’effet de l’amélioration de la qualité de la couche tampon d’AIN sur la croissance d’hétérostructures à bas de GaN sur substrat silicium et nous dégageons quelques perspectives concernant la fabrication de micro-nanostructures et la possibilité d’intégrer cette famille de matériaux à la filière silicium.