1 / 19

L.Konczewicz, S.Contreras Université Montpellier 2, Groupe d'Etude des Semiconducteurs,

JOURNÉE SCIENTIFIQUE "HAUTES PRESSIONS". Effet de la pres s ion hydrostatique sur les propriétés électriques de super-réseaux InAs/GaSb de courte période. L.Konczewicz, S.Contreras Université Montpellier 2, Groupe d'Etude des Semiconducteurs, CNRS, UMR5650, Montpellier, France

dolf
Download Presentation

L.Konczewicz, S.Contreras Université Montpellier 2, Groupe d'Etude des Semiconducteurs,

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. JOURNÉE SCIENTIFIQUE "HAUTES PRESSIONS" Effet de la pression hydrostatique sur les propriétés électriques de super-réseaux InAs/GaSb de courte période L.Konczewicz, S.Contreras Université Montpellier 2, Groupe d'Etude des Semiconducteurs, CNRS, UMR5650, Montpellier, France H. Aït-Kaci, Y. Cuminal, J.B. Rodriguez and P. Christol Université Montpellier 2, Institut d’Electronique du Sud, CNRS, UMR5214, Montpellier, France Journée scientifique "hautes pressions" 21/01/2009

  2. Introduction – super réseaux InAs/GaSb (SL) Pourquoi ? Une nouvelle génération de photodétecteurs, performant dans le domaine spectral de l’infrarouge moyen (3-5 μm) (MWIR) Applications militaires et civiles: la vision nocturne à longue distance, l’aide à la conduite et à la détection d’obstacles, détection de personnes par conditions extrêmes de brouillard ou de fumée Télédétection : détection de polluants, la cartographie précise de températures sur Terre (Urbanisme, Agriculture) Imagerie infrarouge : industrie : détection de défauts de procédés, médecine : détection de anomalies physiologiques Diapositive : 2 Journée scientifique "hautes pressions" 21/01/2009

  3. Introduction – super réseaux InAs/GaSb (SL) Avec quoi ? super-réseaux de courte période Couplage entre les puits quantiques (QW) La formation de mini-bandes type-II broken gap alignment H.J. Haugan et al. J.Crys. Growth 278, 198–202 (2005) Il est possible d’ajuster l’écart énergétique entre les mini-bandes en changeant l’épaisseur de chaque binaire : InAs etGaSb Diapositive : 3 Journée scientifique "hautes pressions" 21/01/2009

  4. 3-5µm Introduction – super réseaux InAs/GaSb (SL) Avec quoi ? Transitions fondamentales dans un super réseaux symétrique InAs(d) / GaSb (d) Super réseaux type II : Un super réseau de courte période adapté pour le fenêtre optique 3-5 µm Diapositive : 4 Journée scientifique "hautes pressions" 21/01/2009

  5. InSb GaSb InAs GaSb Da/a -0.6 % -0.6 % +6 % Introduction – super réseaux InAs/GaSb (SL) Avec quoi ? Le choix du système à SR InAs/GaSb sur substrat GaSb (par EJM) Super réseaux type II : • InAs se retrouve en tension lorsqu’il est déposé sur GaSb : introduction de contraintes biaxiales de cisaillement. • Compensation de la contrainte par insertion d’une fine couche d’InSb.  Un super réseaux symétrique: InAs(10MCs)/InSb(1MC)/GaSb(10MCs) Diapositive : 5 Journée scientifique "hautes pressions" 21/01/2009

  6. Pourquoi est-il intéressant d’étudier le propriétés électriques de super réseaux InAs/GaSb ? • porteurs majoritaires : la diffusion et conduction exigent des porteurs d’une grande mobilité • pour augmenter le temps de vie de porteurs minoritaires et diminuer le courant d’obscurite il faut contrôler la concentration de porteurs dans de SR • Bref,il serait bien de connaître les mécanismes de conduction de courant électrique dans ce matériau… GaSb (p) SL n.i.d. e = 3 µm GaSb (n) hn Introduction – super réseaux InAs/GaSb (SL) Comment ? Le choix de la structure : InAs10MCs / InSb1MC/ GaSb10MCs = 3nm l’accord de maille du SR sur le substrat de GaSb une longueur d’onde de coupure théorique 5.6 µm (220 meV)permettant de couvrir entièrement la gamme 3-5 μm ( MWIR) SRphoto-diodesur le substrat de GaSb type n Diapositive : 6 Journée scientifique "hautes pressions" 21/01/2009

  7. Les échantillons : Pour l’étude de détecteur (jonctionpn): substrat de GaSb Les superréseaux (non intentionnellement dopé) de 300 périodes (1.92 µm) par la technique d’EJM Deux types d’échantillons zoom Pour l’étude de transport éléctrique: substrat de GaAs – semi isolant • Couches bien uniformes • interfaces de croissance • planes et régulières • un SR quasi accordé sur GaSb Diapositive : 7 Journée scientifique "hautes pressions" 21/01/2009

  8. Caractérisation électrique; données bibliographiques: PHYSICAL REVIEW B 58, 23, 15378 (1998) H.Mohseni, V.I.Litvinov and M.Razeghi • deux types de porteurs participent à la conduction (trous et électrons) • à basse température une transition entre la conduction de type n et p (pour T<140K) est envisagée Diapositive : 8 Journée scientifique "hautes pressions" 21/01/2009

  9. Une simple loi exponentielle : • (T) = 0T+2 • Le mécanisme de diffusion : est-il dominé par la diffusion par les impuretés ionisées ? Caractérisation électrique : Pression atmosphérique : Etude de la conductivité : Etude de la mobilité de Hall : Etude de l’Effet Hall : • Le changement réversible du signe coefficient Rh de d’Effet Hall est observé • On peut distinguer deux régions, (Tc=190K), avec deux pentes de nh=f(1/T) bien définies. On peut distinguer deux régions, (Tc=190K), avec deux pentes bien définies. Elle correspondent aux énergies d’activation respectivement : Ed1 (températures basses) = 28 meV et Ed2 (températures hautes) = 150 meV L’effet de température à pression atmosphérique : un niveau donneur “profond” et un niveau accepteur Diapositive : 9 Journée scientifique "hautes pressions" 21/01/2009

  10. P = 1000 MPa Matériaux de base sous pression : GaSb , InAs Quoi ? Sous Pression : InAs : Energy gap Eg=0.354 eV Energy separation ΓLEΓL=0.73 eV Energy separation ΓX EΓX=1.02 eV GaSb : Energy gap Eg=0.726 eV Energy separation ΓL EΓL=0.084 eV Energy separation ΓX EΓX= 0.31 eV InAs : GaSb : Diapositive : 10 Journée scientifique "hautes pressions" 21/01/2009

  11. Equipement haute pression: Système expérimental haute pression pour des études de propriétés galvanomagnétiques de matériaux : capillaire flexible passage électrique cellule de pression Compresseur (He2) cellule de pression Diapositive : 11 Journée scientifique "hautes pressions" 21/01/2009

  12. Equipement haute pression: Système expérimental haute pression pour des études de propriétés galvanomagnétiques de matériaux : capillaire flexible Pression variable : 0-1400 MPa Domaine de température : 77- 400K Compresseur (He2) cellule de pression Diapositive : 12 Journée scientifique "hautes pressions" 21/01/2009

  13. Caractérisation électrique : En fonction de la pression à température ambiante : Etude de la résistivité : Une augmentation importante de la résistivité ( plus que 4 fois par GPa ) Diapositive : 13 Journée scientifique "hautes pressions" 21/01/2009

  14. Caractérisation électrique : En fonction de la pression à température ambiante : Etude de l’Effet Hall : • la variation non-monotone de nh: • une signature de la conduction de type n par deux types de porteurs ? • Un transfert entre les minibandesG et L ? Diapositive : 14 Journée scientifique "hautes pressions" 21/01/2009

  15. Caractérisation électrique : En fonction de la pression à température ambiante : La mobilité de Hall : • Une décroissance importante de la mobilité : µ(HP) <300 • Une signature de transfert entre une minibandede haute mobilité (G)et une miniband de faible mobilité (L) ? Diapositive : 15 Journée scientifique "hautes pressions" 21/01/2009

  16. Caractérisation électrique : En fonction de la pression et de la température : Etude de la résistivité : A haute température: pas de changement de la pente A basse température : augmentation de l’energie apparente :dEd/dP = 8 meV/GPa Diapositive : 16 Journée scientifique "hautes pressions" 21/01/2009

  17. Caractérisation électrique : En fonction de la pression et de la température : Etude de l’Effet Hall : P4 P1 P2 P3 P5 x x x x x • Le changement réversible du signe du coefficient Rh de l’Effet Hall est observé pour toutes les pressions • La température caractéristique Tch augmente avec la pression Diapositive : 17 Journée scientifique "hautes pressions" 21/01/2009

  18. Caractérisation électrique : En fonction de la pression et de la température : Mobilité de Hall: zoom • Le déplacement de la température Tch est confirmé. • A basse température : • On observe une augmentation de la mobilité avec la pression (trous lourds et trous légers ?) Diapositive : 18 Journée scientifique "hautes pressions" 21/01/2009

  19. Conclusions La première étude sous pression hydrostatique de super réseaux InAs/InSb/GaSb intentionnellement non-dopé pour le développement de détecteurs dans le domaine spectral de l’infrarouge moyen • Domaine des basses températures : • On observe une transition entre la conduction de type n et de type p : • La température caractéristique de cette transition Tchaugmente avec la pression • Plusieurs type de trous (trous lourds et trous légers) participent à la conduction ? • Domaine des hautes températures : • Deux type porteurs de type n participent à la conduction ? • Un transfert entre les minibandes G et L ? Journée scientifique "hautes pressions" 21/01/2009

More Related