Laboratoire Charles Coulomb UMR 5221 CNRS/UM2 (L2C)

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Etude des propriétés électriques de l’alliage AlxGa1-xN à forte composition d’Al (0,5<x<1)

Encadrant : Sylvie CONTRERAS - Leszek KONCZEWICZ

par Christelle EVE - publié le

Descriptif :
Les besoins en sources UV s’accroissent fortement (purification de l’eau, traitement médical de certaines maladies…). Les diodes électroluminescentes (DELs) émettant dans l’ultra-violet (UV) constituent une alternative intéressante aux lampes mercure (185 nm) actuellement utilisées. Nous collaborons avec le CRHEA pour le développement de structures épitaxiales à base de nanostructures (boîtes quantiques (BQs)) de GaN épitaxiées sur AlxGa1-xN émettant dans l’UV . Maitriser l’incorporation des dopants silicium (Si) et magnésium (Mg) dans les alliages AlxGa1-xN à forte composition d’Al (0,3<x<1) et comprendre les propriétés électriques qui en découlent est un enjeu important dans le développement de ces DELs.
Le stage proposé porte sur l’étude des propriétés électriques d’AlGaN et AlN en fonction de la température. Concernant les alliages AlxGa1-xN à forte composition d’Al et en particulier ’AlN, très peu de résultats sont publiés sur ce sujet en dépit de son importance technologique. Certaines propriétés de AIN sont encore relativement inconnu : masse effective des électrons, grande dispersion de l’énergie d’activation des donneurs Si entre 60 meV et 570 meV, auto-compensation par le dopant Si qui peut se substituer en site (Al) ou (N) avec une préférence pour l’Al, possible caractère de type DX à U négatif du donneur,… Seuls quelques articles fournissent des valeurs de mobilité à température ambiante généralement de l’ordre de quelques cm²/Vs, les données expérimentales donnant la dépendance à la température de la mobilité des électrons étant extrêmement limitées, nos premiers résultats apportent donc de précieuses informations sur le sujet . Toutefois des études complémentaires sont nécessaires sur une plus large gamme d’échantillons.
Le stagiaire s’attachera à comprendre le comportement en température de la densité de porteurs et de leur mobilité dans cette nouvelle série d’échantillons. La modélisation des résultats électriques constituera également une partie du stage. Concernant la partie expérimentale, une attention particulière sera consacrée aux mesures d’effet Hall et de conductivité dans une gamme de température variant entre 25K et 800K menées dans un nouveau cryostat HeFree dont le fonctionnement sera également optimisé pendant le stage.

J. Brault et al., Semiconductor Science and Technology 29, 084001 (2014)
S. Contreras et al, Superlattices and Microstructures, DOI : 10.1016/j.spmi.2016.08.038, (2016)

Encadrants :
Sylvie CONTRERAS - sylvie.contreras@umontpellier.fr
Leszek KONCZEWICZ - leszek.konczewicz@umontpellier.fr


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