Fluorures semiconducteurs III-V ( Application à la passivation de GaAs et d'InP )

Abstract

Les résultats présentés dans cette thèse se rapportent à la préparation et à la caractérisation de couches minces de fluorures et à l’étude de leur application potentielle en tant que films passivants de GaAs et InP. Deux techniques d’élaboration des couches minces ont été expérimentées : sublimation thermique sous vide de fluorures d’alcalinoterreux et oxydation thermique sous fluor (fluoruration) des semi-conducteurs. Dans le premier cas on montre que, par un choix judicieux du matériau de base (Sr0,.565 Ca0.435 F₂ pour GaAs et SrF₂ pour InP), de la vitesse de condensation des vapeurs (0.3 et 1Å/s respectivement), et de la température des substrats (743 K et 573 K respectivement), les films obtenus sous vide classique (10-⁷Torr) sont quasi-stoéchiométriques, polycristallins mais présentent une épitaxie partielle avec le semiconducteur. De "gap" élevé (≃11.5 eV) leur conductivité à température ambiante est très faible (≃10⁻¹³Scm⁻¹). Malgré ces similitudes, seul le couple SrF₂-InP conduit à un état de surface du semiconducteur convenable (Nss≃10¹¹eV⁻¹cm⁻²) qui fait de ce fluorure un bon condidat pour la passivation d’InP. Par contre des déplacements ioniques, qui vraisemblablement se développent préférentiellement dans les joints de grains de SrF₂, sont responsables de l’apparition d’une hystéresis sur les caractéristiques potentiel de surface d’InP-tension, qui ne permettent pas d’envisager, dans les conditions actuelles de préparation, l’utilisation de ces structures pour la réalisation d’un FET. La nature et la qualité des revêtements obtenus par fluoruration de GaAs, sont fortement dépendantes des conditions d’oxydation. Pour une pression de fluor de 5 bar et une température des substrats pendant la réaction de 200°C, on montre que le volume des films obtenues est principalement constitué du fluorure de l’élément III-B (GaF₃), le fluorure de l’élément V-B, volatile, est éliminé lors de la réaction. Par contre près de l’interface couche-substrat les deux éléments de base subsistent et son liés chimiquement au fluor. Ainsi l’interface couche-substrat étant repoussé dans le volume de ce dernier et la majeure partie des liaisons pendantes étant vraisemblablement neutralisées, les structures obtenues se caractérisent par une possible évolution du potentiel de surface de GaAs, sans hystérésis jusqu’à une fréquence de balayage en tension de 0.01 Hz. Un tel résultat permet d’envisager la réalisation de composants à effet de champ.