Seminars at UMET

Les hétérostructures InAlAs/InGaAs métamorphiques présentent un intérêt fondamental dans les applications électroniques hyperfréquences de par la grande mobilité des électrons dans le canal InGaAs pour des compositions élevées en Indium (>30%). Pour atteindre ce but, il est nécessaire que les couches soient non contraintes (métamorphiques) et exemptes de dislocations. Ces deux conditions sont incompatibles avec une croissance directe sur un substrat GaAs. Une solution consiste à insérer entre le substrat et les couches actives une couche tampon (buffer) constituée de rampes graduelles de composition.

La croissance des couches a été réalisée à l’IEMN par épitaxie par jets moléculaires. Au cours de cette étude, nous avons analysé l’influence de la forme de la rampe (linéaire, sublinéaire, gradient de composition, composition au démarrage) et des conditions de croissance (température, rapport V/III,…) sur le niveau de contrainte résiduelle dans la couche active et sur la rugosité de surface ou d’interface. La caractérisation des couches a fait appel à la cartographie X de réseau réciproque, à la microscopie électronique en transmission et à la microscopie à force atomique.

Dans une première partie, nous abordons l’étude des buffers graduels simples, sans plateau de couches actives. Nous montrons que la forte anisotropie de relaxation plastique observée dans les deux directions <110> du plan de croissance, et la rugosité de surface, sont fortement corrélées aux propriétés de nucléation et de glissement particulières des dislocations a et b dans ces structures, qu’une optimisation des conditions de croissance permet de réduire. Dans une deuxième partie, nous détaillons l’application des buffers linéaires aux structures HEMTs. Nous montrons comment une adaptation des conditions de croissance, décrochements de composition et recuits, permet d’atteindre un caractère réellement métamorphique et des performances « composant » à l’état de l’art.

Cet exposé a pour but de montrer, à partir de deux études menées récemment dans notre équipe, comment la théorie cinématique de la diffraction électronique reste bien complémentaire de la théorie dynamique dans la mesure où elle permet une approche physique des phénomènes étudiés, approche qui n’est en général pas possible à partir des calculs de la théorie dynamique. Le premier exemple traitera de l'étude des défauts introduits lors de la préparation des lames minces par bombardement ionique à l'argon, défauts qui affectent l'intensité de la plupart des faisceaux diffractés. Le second exemple concernera l'analyse des franges de pseudo-moiré qui peuvent être observées lors de l'étude de nanostructures épitaxiées telles que les boîtes quantiques.