INFLUENCE OF MBE GROWTH CONDITIONS ON THE PROPERTIES OF Al_xGa_1-xAs/GaAs HETEROSTRUCTURES

Résumé
Des structures à hétérojonctions GaAs/Al_xGa_1-xAs ont été obtenues par épitaxie par jets moléculaires pour un grand éventail de paramètres de croissance. Alors que des couches de haute qualité cristalline peuvent être élaborées à des températures de substrat d'approximativement 550°-650°C, la qualité de Al_xGa_1-xAs s'améliore quand la température du substrat est portée à environ 750°C. Pour beaucoup de structures, cependant, il est nécessaire d'élaborer des hétérojonctions simples ou multiples avec des dimensions suffisamment petites pour obtenir des effets quantiques. Dans de tels cas, un compromis doit être fait dans les conditions de croissance pour réaliser la meilleure performance globale. Un effort doit être porté à l'amélioration des propriétés interfaciales de ces structures. A l'aide d'hétérostructures simples à dopage modulé, les propriétés d'interface binaire/ternaire et ternaire/binaire ont été étudiées pour de faibles champs électriques et les conditions de croissance optimisées. A forts champs, les propriétés ont été déduites des performances FETs GaAs ayant des couches tampon Al_xGa_1-xAs. Des interfaces relativement droits ont été obtenus pour une grande gamme de conditions de croissance dans le cas des structures ternaire/binaire. Des conditions de croissance beaucoup plus strictes ont cependant été nécessaires pour les structures inverses. Il a été observé qu'une couche mince de GaAs améliore la surface de la couche de AlGaAs et que son incorporation facilite les conditions de croissance.

Abstract
GaAs/Al_xGa_1-xAs heterojunction structures have been grown by molecular beam epitaxy under a wide range of growth parameters. While high quality GaAs layers can be grown in a substrate temperature range of approximately 550-650°C, the quality of Al_xGa_1-xAs has been found to improve as the substrate temperature is increased up to about 750°C . Many structures, however , require single or multiple interface heterojunctions with dimensions sufficiently small to give rise to quantum effects. In these cases a compromise in growth conditions must be made to obtain the best overall performance. Emphasis must be placed on improving interfacial properties of these structures. Using single interface modulation doped structures, the interfacial properties of binary on ternary and ternary on binary heterojunctions were studied at low electric fields and the growth conditions were optimized. The high field properties were deduced using the performance of GaAs FETs with Al_xGa_1-xAs buffer layers. Relatively smooth interfaces have been obtained in a wide range of growth conditions for the ternary on binary structures. Precisely controlled growth conditions were, however, required for the inverted structures. A thin layer of GaAs was observed to smooth the surface of the AlGaAs layer and its incorporation allowed growth conditions to be relaxed.