Irradiation par des ions de grande énergie de semiconducteurs III-N (AlN, GaN, InN) : création de défauts ponctuels et étendus.

• Main Author: Sall, Mamour
• Language: fra
• Published: Université de Caen 2013
• Subjects: [PHYS:COND:CM_MS] Physics/Condensed Matter/Materials Science; [PHYS:COND:CM_MS] Physique/Matière Condensée/Science des matériaux; Irradiation; ions lourds rapides; semiconducteurs; nitrures; AlN; GAN; InN; microscopie électronique en transmission (MET); trace d'ion; dislocation; absorption optique; défauts ponctuels
• Online Access: http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00936879; http://tel.archives-ouvertes.fr/docs/00/93/68/79/PDF/Manuscrit_these_Mamour_SALL.pdf

Les matériaux semiconducteurs III N (AlN, GaN, InN) présentent des propriétés intéressantes pour la micro et l'opto-électronique. Ils peuvent être soumis à différents types d'irradiation dans une large gamme d'énergie de projectile. Dans l'AlN, initialement considéré insensible aux excitations électroniques (Se), nous avons mis en évidence une synergie inédite entre Se et les chocs nucléaires (Sn) pour la création de défauts absorbants à 4.7 eV. Par ailleurs, un autre effet du Se est mis en évidence dans l'AlN : les dislocations vis subissent, sous l'effet du Se, une montée aux fortes fluences d'irradiation. Dans le GaN, deux mécanismes de création peuvent être à l'origine des défauts absorbants à 2.8 eV: une synergie entre Se et Sn, ou une création uniquement due à Sn mais avec un fort effet de la taille des cascades de déplacement. L'étude, par MET, des effets de Se dans les trois matériaux, montre un comportement très différent d'un matériau à l'autre bien qu'ils appartiennent à la même famille des nitrures avec la même structure atomique. Sous irradiation aux ions monoatomiques (vitesse entre 0.4 et 5 MeV/u), tandis que l'on observe des traces discontinues dans le GaN et l'InN, aucune trace n'est observée dans l'AlN avec le plus fort pouvoir d'arrêt électronique (33 keV/nm). Il faut des fullerènes pour observer des traces dans l'AlN. Le modèle de la pointe thermique inélastique a permis de calculer les énergies nécessaires pour produire des traces dans l'AlN, le GaN et l'InN, elles sont respectivement de 4.2 eV/atome, 1.5 eV/atome et 0.8 eV/atome. Cette différence de sensibilité aux effets de Se, se retrouve également aux fortes fluences d'irradiation.