I-5). Fabrication des hétérostructures
[I-5][I-6]:
Les techniques modernes de croissance de cristaux
semi-conducteurs: l~épitaxie par jet moléculaire MEB (Molecular
Beam Epitaxy), le dépôt de phase vapeur à partir
d~organométalliques MOCVD (Metal-Organic Chemical Vapour
Deposition),&, permettent de réaliser des couches monocristallines
avec une maîtrise exceptionnelle de la composition chimique, des
quantités, cristallographiques et de l~épaisseur.
La condition nécessaire à la réalisation
d~une bonne hétéro-épitaxie d~un semi-conducteur
(GaAlAs par exemple) sur un autre semi-conducteur (GaAs(substrat)
par exemple) est évidemment que les deux matériaux aient
d~une part la même structure cristalline et d~autre part des
paramètres de maille voisins (conditions satisfaits pour les
GaAs et GaAlAs). En effet : si les structures cristallines
sont différentes, le dépôt est généralement
amorphe, autrement si les
paramètres de maille sont différents, le
matériau constituant la couche de plus grand épaisseur impose sa
maille à l~autre, au moins de voisinage de l~interface ce qui conduit
par des désordres.
Cependant, les différents types des semi-conducteurs,
telle que les composés III-V (comme : GaAs et
GaAlAs) et leurs alliages respectifs, peuvent être
épitaxies les uns sur les autres pour former différents types
d~hétérostructures.
|
L'épitaxie par Jets moléculaires :
|
L~épitaxie par jets moléculaires M.B.E en
anglais (Molecular Beam Epitaxy) a été développée
dans les années 1970 aux Etats - Unis aux laboratoires Bell. La
croissance s~effectue sous ultravide (pression résiduelle de
5.10-10 torr), sur un substrat monocristallin porté en
température, où interagissent les flux atomiques ou
moléculaires des éléments constituant les matériaux
à épitaxie (Figure.I.7.).
Figure.I.7. Schéma de principe d'une
croissance en EJM (MBE)
Les flux atomiques ou moléculaires proviennent de la
sublimation (évaporation) d'éléments appropriés,
dont le flux d~arsenic est constitué de molécules
tétramères d~As4, et les flux d~éléments
III (Ga et Al) sont atomiques. Les
températures des éléments et du substrat sont choisies
selon la méthode des trois températures régie par les
conditions: TV < Tsubstrat < TIII .
En résumé, les caractéristiques de la
croissance en MBE sont les suivantes :
Ä La vitesse de croissance d~environ une monocouche par
seconde, permet de contrôler
l~épaisseur des différentes couches d~une
hétérostructure au plan atomique près.
Ä Le flux de chacun des éléments peut
être interrompu par l~interposition en une fraction de seconde d~un cache
devant la cellule d~effusion. Ceci permet la réalisation d~interfaces
extrêmement abruptes.
Ä La température de croissance est assez basse
pour éviter les phénomènes d~interdiffusion en volume au
cours de la croissance entre les différents alliages constituant
l~hétérostructure. En particulier, une diffusion des
éléments dopants est ainsi évitée.
Ä L~ultra-vide nécessaire pour garantir la
pureté des matériaux déposés par MBE. Cet ultravide
est généré et entretenu par un système de pompage
adapté (pompes turbomoléculaires et ioniques) et par des panneaux
cryogéniques refroidis à l~azote liquide.
| 
