SpecLumH |
 |
|
|
|
|
Présentation
[Action terminée]
Notre objectif dans cette action est d'utiliser des mesures de
spectroscopie optique pour obtenir des informations originales sur
les propriétés et conditions de transport
intrinsèques d'hétérostructures pour TBH.
Notre approche est d'obtenir une bonne compréhension de la
physique sous-jacente pour ensuite améliorer les
performances ou les potentialités des dispositifs.
Depuis plusieurs années, nous avons
développé dans l'équipe une technique de
spectroscopie de l'électroluminescence émise par les
transistors bipolaires en fonctionnement. Cela nous avait permis de
mettre en évidence l'existence d'une injection
d'électrons hors-équilibre et d'un transport
balistique dans la base des TBH InGaAs/InP à
hétérojonction abrupte.
Nous avons par la suite mis au point, par des mesures optiques
en fonction de l'épaisseur de la couche active une technique
de mesure de la distribution spatiale de ces électrons dans
leur direction de propagation, c'est-à-dire du libre
parcours moyen inélastique des électrons balistiques
1. Cette mesure est
équivalente à la mesure du temps moyen d'interaction
inélastique. Cette grandeur est un paramètre
fondamental pour la compréhension de la physique du
transport des porteurs hors-équilibre et n'avait, à
notre connaissance, jamais été mesuré
directement. Dans le cadre de la thèse de D. Sicault, nous
avons terminé la détermination de ce paramètre
en fonction des différentes conditions expérimentales
telles que le dopage de type p de la base, la température ou
l'énergie d'injection.
Ces techniques de spectroscopie des électrons hors
équilibre ont également été
utilisées pour l'étude et l'optimisation de jonctions
innovantes destinées à favoriser le transport
balistique à grande portée. Nous avons ainsi
montré qu'il était possible d'obtenir un transport
majoritairement balistique sur une distance supérieure
à 100 nm avec un temps de transit associé très
court (< 0.15 ps), dans une nouvelle structure de TBH à
émetteur balistique 2.
Par ailleurs, l'étude par électroluminescence de
la distribution en énergie des électrons
injectés dans la base de TBH, associée à la
mesure propre des caractéristiques électriques
intrinsèques Je(Vbe) des jonctions émetteur-base, ont
permis de développer et de valider un modèle de
transport dans ces jonctions. Ce modèle a ensuite
été appliqué à la
caractérisation fine de paramètres critiques des
jonctions, liés soit au détail de leur dessin soit
aux conditions d'épitaxie. En particulier nous avons pu
déterminer quantitativement la diffusion du béryllium
(dopant de base) pour nos conditions d'épitaxie et
dimensionner en conséquence des espaceurs dans la jonction
émetteur-base. Cette approche constitue également un
outil de caractérisation efficace pour l'optimisation des
hétérostructures de TBH. Nous l'avons utilisée
pour concevoir des structures optimisées à base
graduelle et barrière de potentiel pour les recombinaisons
de surface, qui nous ont permis de réaliser des dispositifs
aux performances remarquables.
En collaboration avec J.C. Harmand du groupe Elphyse, nous avons
utilisé notre savoir faire en spectroscopies optiques pour
participer à la caractérisation des
propriétés électroniques de matériaux
petit gap sur GaAs élaborés dans son équipe.
Ceux-ci présentent un intérêt évident
pour des applications optoélectroniques. De notre
côté, notre motivation est plus liée aux
nouvelles possibilités qu'ils peuvent offrir pour la
conception d'hétérostructures pour la
microélectronique. Les alliages contenant de l'antimoine
sont particulièrement intéressants pour la grande
discontinuité de bande de valence qu'ils présentent.
Dans ce cadre, nous avons dans un premier temps
déterminé expérimentalement par des techniques
de luminescence l'énergie de bande interdite et le
raccordement de bande de GaAsSb pseudomorphique sur GaAs
3. Ces travaux se sont ensuite
poursuivis par des études d'hétérojonctions
à base de matériaux nitrures petit gap :
GaAs/Ga(In)As(Sb)N, dans le cadre du programme RMNT Reginal. Notre
but ici est double ; d'une part déterminer les
propriétés électroniques de ces
hétérostructures (décalage de bande,
qualité des interfaces, masses effectives) et d'autre part
montrer leurs potentialités pour réaliser des TBH
performants sur GaAs.
Nous souhaitons utiliser la spectroscopie
d'électroluminescence pour l'étude du transport et
des propriétés de structures de TBH à base de
matériaux non-conventionnels, tels que GaInAsN ou GaAsSbN
sur substrat GaAs (dans le cadre du programme RMNT Reginal) ou
GaAsSb sur substrat InP (programme RMNT Melba). Les mesures
couplées de transport et optiques, associées à
la modélisation, pourront être appliquées comme
outils de caractérisation fine des TBH, pour l'optimisation
de leur structure ou des conditions d'épitaxie.
Partenaires
- Roland Teissier (CEM2 - Université Montpellier II)
- Francis Mollot (IEMN, Villeneuve d'Ascq)
Membres
Contacts
Et aussi...
PublicationsPublications dans des journaux
- Electrically enhanced infrared photoluminescence in Cr:ZnSe
, J. Jaeck, R. Haïdar, F. Pardo, J.-L. Pelouard, E. Rosencher, Appl. Phys. Lett. 96, 211107 (2010)
- Experimental study of hot-electron inelastic scattering rate in p-type InGaAs
, D. Sicault, R. Teissier, F. Pardo, J.-L. Pelouard, F. Mollot, Phys. Rev. B 65, 121301 (2002)
- Temperature dependent valence band offset and bandgap energies of pseudomorphic GaAsSb on GaAs , R. Teissier, D. Sicault, J.-C. Harmand, G. Ungaro, G. Le Roux, L. Largeau, J. Appl. Phys. 89, 5473 (2001)
- Impact Ionization in InAlAs/InP Single Channel Heterojunction Field Effect Transistors
, A. Gautier-Levine, R. Teissier, A. Nezzari, E. V. K Rao, J. Decobert, J.-L. Pelouard, A. Scavennec, Jpn. J. Appl. Phys. B 38, L560 (1999)
- Radiative emission rate modulation in semiconductor heterostructures coupled to a mirror: a probe of ballistic electron mean free path
[PDF]
, R. Teissier, D. Sicault, A. Goujon, J.-L. Pelouard, F. Pardo, F. Mollot, Appl. Phys. Lett. 75, 103 (1999)
Stages passés et en coursPost-doctoratThèseStage
|
En savoir plus
