Traitements de passivation des surfaces de l'arséniure de gallium et impact sur les propriétés électro-optiques de ce matériau

Abstract

Ce projet de recherche vise à caractériser l'influence de divers traitements de passivation de surface de l'arséniure de gallium (GaAs) sur les propriétés électriques et optiques de ce matériau. Les procédés de passivation étudiés sont les traitements au soufre (NH[indice inférieur 4])[indice inférieur 2]S et les dépôts de nitrure de silicium SiN[indice inférieur x] et trois types de substrat ont été utilisés à titre comparatif, un type N (10[indice supérieur 16]), un type N+ (10[indice supérieur 18]) et un non dopé. Dans ce dernier cas, un système de déposition chimique en phase vapeur assistée par plasma (PECVD) a été utilisé et l'influence de la fréquence de la source d'alimentation AC du plasma a été étudiée. Des techniques de caractérisation électrique, optique et électro-optique ont été utilisées pour l'étude. Des structures métal-isolant-semiconducteur (MIS) ont été réalisées pour les mesures AC et DC de capacité à plusieurs fréquences. L'analyse des mesures électriques a permis de démontrer un plus grand détachement du niveau de Fermi pour les échantillons passivés avec un dépôt de nitrure de silicium SiN[indice inférieur x] à basse fréquence plutôt qu'à haute fréquence. Des mesures optiques en continu et résolue en temps ont été effectuées sur une série d'échantillons de GaAs présentant différents niveaux de dopage et différents traitements de surface. Les mesures de photoluminescence en continu et les mesures résolues en temps montrent que les propriétés optiques des dispositifs dépendent grandement du type de substrat utilisé. Plus d'information sur le champ surfacique des dispositifs est nécessaire pour conclure sur l'efficacité de la passivation. Pour obtenir cette information, des mesures de photoluminescence, continues et résolues en temps, ont aussi été effectuées sur les structures MIS en présence d'un champ électrique. Ces mesures n'ont pas permis de mettre en évidence l'influence de la modification du champ de surface sur l'intensité du signal de luminescence, et ce peu importe le procédé de traitement de surface utilisé. Finalement, des antennes THz ont été fabriquées sur un substrat de SI-GaAs passivé par le traitement PECVD à basse fréquence. Ces antennes émettent un champ THz plus intense et avec un plus grand contenu fréquentiel que celle fabriquée sans traitement de passivation.