Modélisation et caractérisation par le transport électronique des semiconducteurs II-VI : Application à l’alliage ternaire Hg1-xCdxTe et au superéseau HgTe/CdTe

Abstract

L’objectif de ce travail de thèse est la modélisation et la caractérisation par le transport électronique des semi-conducteurs II-VI : Hg1-xCdxTe (x=0.22) alliage ternaire et HgTe(5.6 nm) / CdTe(3 nm) superréseau, tout les deux semiconducteurs à bandes interdite étroite utilisés pour la fabrication des photodétecteurs opérant dans la fenêtre atmosphérique (LWIR) et HgTe(18 nm) / CdTe(4.4 nm) superréseau utlisé pour la photodétection de l’infrarouge lointain. Nous rapportons dans ce travail de thèse les mesures des propriétés électroniques de transport, les mécanismes de diffusion et les résultats théoriques du niveau de Fermi, de l’énergie de l’état donneur et la modélisation de la mobilité des porteurs de charges dans l’alliage ternaire Hg1-xCdxTe (x =0.22) semiconducteur de type n dégénéré à T= 4,2 K avec une haute mobilité de Hall μH =2.105 cm2/Vs. Nous rapportons aussi les résultats du Calcul des bandes d’énergie fait dans le formalisme de la fonction enveloppe (EFA), les résultats des mesures de l’effet Hall, la diffraction des rayons X, la magnétorésistance, l’effet Seebeck et l’effet Shubnikov-de Haas (SDH) dans le superréseau HgTe(5.6 nm) / CdTe(3 nm) semiconducteur à bande interdite étroite , bidimensionnel (2D), modulée et nanostructuré de type p avec une mobilité de Hall relativement élevée de 8200 cm2/Vs à basse température (4.2K). Vu la limitation des courants nuisant à la photodétectivité, l’échantillon de HgTe(5.6 nm) / CdTe(3 nm) peut être considéré comme une alternative stable de l’alliage Hg1-xCdxTe( x=0.22) pour la photodétection de l’infrarouge moyen. 140 Nous rapportons aussi dans ce travail les propriétés de transport et les résultats de structure des bandes du superréseau HgTe(18 nm)/CdTe(4.4 nm) faits dans le même formalisme (EFA). Ce dernier prévoit que cet échantillon est semimétallique. Des mesures de la magnétorésistance et du voltage de Hall indiquent un comportement de conduction quasi bidimensionnel. A basse température, la conductivité de l’échantillon est de type p avec une mobilité de Hall des trous de 900 cm²/V.s. Une inversion du signe du coefficient de Hall à champ faible se manifeste à 25 K avec une mobilité des électrons de 3.104 cm2/Vs.