Mécanismes de formation des boîtes quantiques semiconductrices, application aux nanostructures II-VI et étude de leurs propriétés optiques
Résumé
Semiconductor quantum dot formation mechanisms, application to II-VI nanostructures(quantum wells and dots) and study of their optical properties This work presents a model for heteroepitaxial growth at equilibrium which shows the main parameters that govern strain relaxation in thin films. The effective growth mode results from the competition between plastic relaxation (with formation of dislocations at the interface) and elastic relaxation (with formation of islands on the surface). In II-VI semiconductors, the low cost in energy for forming dislocations favors plastic relaxation. A growth procedure was therefore developed that short-circuits the plastic relaxation by lowering the cost in surface energy for creating facets. This induces the formation of II-VI quantum dots, namely of CdTe on Zn(Mg)Te. These dots are studied in situ by high energy electron diffraction, atomic force microscopy and, after capping, by optical spectroscopy. Incorporation of magnesium into the barriers improves the optical properties of both quantum wells and quantum dots due to a better hole confinement. Keywords : II-VI semiconductors, molecular beam epitaxy, strain relaxation, quantum wells, quantum dots, optical spectroscopy.
Mécanismes de formation des boîtes quantiques semiconductrices, application aux nanostructures II-VI (puits et boîtes) et étude de leurs propriétés optiques Ce travail présente un modèle de croissance hétéroépitaxiale à l'équilibre mettant en évidence les principaux paramètres qui gouvernent la relaxation des contraintes. Le mode effectif de croissance résulte de la compétition entre la relaxation plastique (dislocations à l'interface) et l'élastique (îlots en surface). Dans les semiconducteurs II-VI, le faible coût en énergie à former des dislocations favorise la relaxation plastique. Nous avons par conséquent développé une procédure de croissance qui court-circuite la relaxation plastique (grâce à l'abaissement du coût en énergie de surface pour créer des facettes) et induit donc la formation de boîtes quantiques CdTe sur Zn(Mg)Te. Celles-ci sont étudiées en diffraction d'électrons en incidence rasante, microscopie à force atomique et, une fois encapsulées, spectroscopie optique. L'incorporation de magnésium dans les barrières améliore les propriétés optiques tant des boîtes que des puits grâce à un meilleur confinement des trous. Mots clefs : semiconducteurs II-VI, épitaxie par jets moléculaires, relaxation des contraintes, puits quantiques, boîtes quantiques, spectroscopie optique.
Loading...