Note publique d'information : En raison de leurs applications prometteuses dans les domaines de l’optoélectronique
et de l’électronique, les semiconducteurs III-V à base d’azote: les nitrures (AlN,
GaN, InN) et leurs alliages (InAlN, InGaN, AlGaN), font l’objet, depuis les années
1990, d’une activité intense en recherche et développement. Dans ce travail, nous
avons étudié les propriétés structurales des couches d'InN et de l'alliage InAlN dans
les hétérostructures InAlN/AlN/GaN et InAlN/GaN en combinant les techniques AFM, IBA,
DRXHR, Raman et MET. L’étude des couches d’InN a été menée par DRX afin de déterminer
la contrainte résiduelle, et on a cherché à faire une corrélation avec la morphologie
des surfaces par AFM. Les contraintes résiduelles obtenues par DRX ont été comparées
aux résultats de spectroscopie Raman, et on a pu montrer que toutes les couches avaient
une contrainte résiduelle qui n'est pas purement bi-axiale. Les hétérostructures InAlN
pour transistors à haute mobilité électronique (HEMTs) sont des couches ultraminces
de quelques monocouches atomiques à plusieurs dizaines de nanomètres d'épaisseur.
De plus, leur structure peut être assez complexe dans le but d’optimiser le gaz d’électrons
généré dans le canal du transistor. Dans l’idéal, on utilise une concentration en
indium autour de 17%, qui est celle de l'accord de paramètres cristallins avec le
GaN. Nos travaux ont mis en évidence qu’il n’est pas facile de contrôler la composition
locale; en effet la structure et morphologie des couches sont très sensibles aux conditions
de croissance.
Note publique d'information : Due to their promising optoelectronic and electronic applications, nitrogen based
III-V compound semiconductors (AlN, GaN, InN) and their alloys (InAlN, InGaN, AlGaN)
have received a large research interest since the early 90’s. In this work, we have
investigated the structural behaviour of InN layers and InAlN alloys in InAlN/AlN/GaN
and InAlN/GaN heterostructures using complementary techniques: AFM, IBA, HRXRD, Raman
and TEM. The study of InN layers has been carried out by HRXRD in order to determine
the residual stress and the results were correlated with the morphology as investigated
by AFM. The residual stress obtained by HRXRD has been compared with the Raman results,
showing that all the layers were characterized by a non pure biaxial stress. The InAlN
heterostructures for high electron mobility transistors (HEMTs) are ultra thin layers
ranging from a few atomic monolayers to dozens of nanometers. Moreover, their structure
can be quite complex in order to optimize the electron gas (2DEG) generated in the
transistor channel. We have investigated InAlN layers with In content around 17 %
which corresponds to the lattice-match to GaN. In this work, we have shown that it
is not easy to control the local composition together with the structure and morphology,
meaning that the InAlN layers quality is very sensitive to the growth conditions.
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