III-V nitrides semiconductors: growth, electronic transport and transistor applications

Nitrures semiconducteurs III-V : croissance, transport électronique et applications aux transistors

Robert Mouillet (1)

1 LPA - Laboratoire Pierre Aigrain

The potential of Ga(In,Sb)AsN alloys for transistor applications is evaluated. RHEED observation is first led as a function of substrate temperature and nitrogen concentration in order to set the growth procedure. The transport properties are then investigated by means of cyclotron resonance as well as classical and quantum Hall effect. The presence of electron traps is evidenced: they are attributed to nitrogen clusters and represent about 1% of the total nitrogen concentration. They involve a strong charged impurity-like diffusion which make the mobility fall even for the lowest nitrogen concentrations. An anormally strong phonon diffusion is also found. A slight increase in the effective mass is measured. These properties don't fit the transistor application, event though the voltage to be applied for a given injection current is lowered by the presence of nitrogen. An annexe part deals with GaN-based phototransistors.

Le potentiel des matériaux Ga(In,Sb)AsN pour les applications transistors est évalué. Une étude RHEED est d'abord menée en fonction de la concentration d'azote et de la température pour fixer les conditions de croissance. Ensuite, la présence de pièges électroniques dont le nombre représente environ 1% de la concentration totale d'azote est mise en évidence par la diminution du nombre d'électrons dans les couches dopées, par une résonance cyclotron supplémentaire et des plateaux de Hall décalés dans les gaz bidimensionnels. Ces pièges attribuables aux clusters d'azote provoquent une diffusion de type impuretés ionisées qui fait chuter la mobilité dès les plus faibles concentrations d'azote. Par ailleurs, on observe une forte diffusion par les phonons, et on mesure une faible augmentation de la masse. Ces propriétés conduisent à une diminution importante du gain dans les TBH malgré un abaissement très intéressant de la tension à appliquer pour obtenir un courant d'injection donné. Une partie annexe traite de phototransistors à base de GaN.

Mots clés: III-V semiconductors; Molecular beam epitaxy; Hall effect; Infrared spectroscopy; Nitrides

Mots clés: Semiconducteurs III-V; Epitaxie par jets moléculaire; Effet Hall; Spectroscopie infrarouge; Nitrures; Transistors

Domaines: Matière Condensée [cond-mat]

Robert Mouillet. Nitrures semiconducteurs III-V : croissance, transport électronique et applications aux transistors. Matière Condensée [cond-mat]. Université Pierre et Marie Curie - Paris VI, 2004. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-00011499⟩