The structure of InN layers and (In, Al) alloys

En raison de leurs applications prometteuses dans les domaines de l optoélectronique et de l électronique, les semiconducteurs III-V à base d azote: les nitrures (AlN, GaN, InN) et leurs alliages (InAlN, InGaN, AlGaN), font l objet, depuis les années 1990, d une activité intense en recherche et développement. Dans ce travail, nous avons étudié les propriétés structurales des couches d'InN et de l'alliage InAlN dans les hétérostructures InAlN/AlN/GaN et InAlN/GaN en combinant les techniques AFM, IBA, DRXHR, Raman et MET. L étude des couches d InN a été menée par DRX afin de déterminer la contrainte résiduelle, et on a cherché à faire une corrélation avec la morphologie des surfaces par AFM. Les contraintes résiduelles obtenues par DRX ont été comparées aux résultats de spectroscopie Raman, et on a pu montrer que toutes les couches avaient une contrainte résiduelle qui n'est pas purement bi-axiale. Les hétérostructures InAlN pour transistors à haute mobilité électronique (HEMTs) sont des couches ultraminces de quelques monocouches atomiques à plusieurs dizaines de nanomètres d'épaisseur. De plus, leur structure peut être assez complexe dans le but d optimiser le gaz d électrons généré dans le canal du transistor. Dans l idéal, on utilise une concentration en indium autour de 17%, qui est celle de l'accord de paramètres cristallins avec le GaN. Nos travaux ont mis en évidence qu il n est pas facile de contrôler la composition locale; en effet la structure et morphologie des couches sont très sensibles aux conditions de croissance.Due to their promising optoelectronic and electronic applications, nitrogen based III-V compound semiconductors (AlN, GaN, InN) and their alloys (InAlN, InGaN, AlGaN) have received a large research interest since the early 90 s. In this work, we have investigated the structural behaviour of InN layers and InAlN alloys in InAlN/AlN/GaN and InAlN/GaN heterostructures using complementary techniques: AFM, IBA, HRXRD, Raman and TEM. The study of InN layers has been carried out by HRXRD in order to determine the residual stress and the results were correlated with the morphology as investigated by AFM. The residual stress obtained by HRXRD has been compared with the Raman results, showing that all the layers were characterized by a non pure biaxial stress. The InAlN heterostructures for high electron mobility transistors (HEMTs) are ultra thin layers ranging from a few atomic monolayers to dozens of nanometers. Moreover, their structure can be quite complex in order to optimize the electron gas (2DEG) generated in the transistor channel. We have investigated InAlN layers with In content around 17 % which corresponds to the lattice-match to GaN. In this work, we have shown that it is not easy to control the local composition together with the structure and morphology, meaning that the InAlN layers quality is very sensitive to the growth conditions.CAEN-BU Sciences et STAPS (141182103) / SudocSudocFranceF