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RÉSUMÉ
Il a fallu attendre la fin du XIXe siècle pour que triomphe la lampe à incandescence puis la seconde moitié du XXe siècle pour voir s’ébaucher la nouvelle révolution de l’éclairage : celle des diodes électroluminescentes. Les boîtes quantiques seront-elles la solution du XXIe siècle ? Une boîte quantique est une nanostructure dont les trois dimensions sont « petites », de l’ordre de 10 nm. Dans ce cas, les propriétés électroniques et optiques du matériau sont dominées par les effets de confinement quantique. Les boîtes quantiques possèdent des propriétés optiques remarquables.
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We had to wait until the late nineteenth century for the triumph of the incandescent lamp and then the second half of the twentieth century to see the new lighting revolution take form: that of LEDs. Will quantum dots be the solution of the twenty-first century? A quantum dot is a nanostructure whose three dimensions are "small", in the order of 10 nm. In this case, the electronic and optical properties of the material are dominated by quantum confinement effects. Quantum dots possess remarkable optical properties.
Auteur(s)
INTRODUCTION
Il a fallu attendre la fin du XIXe siècle pour que triomphe la lampe à incandescence puis la seconde moitié du XXe siècle pour voir s'ébaucher la nouvelle révolution de l'éclairage : celle des diodes électroluminescentes. Les boîtes quantiques seront-elles la solution du XXIe siècle ?
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Pourquoi doper des boîtes quantiques avec des ions de terres rares ?2. Comment fabriquer des boîtes quantiques ?
Quelle que soit la technique de croissance, la réalisation d'une hétérostructure semiconductrice suppose implicitement que l'on va déposer un matériau A sur un matériau B, de propriétés électroniques et de paramètre de maille différents. La différence de paramètre de maille implique l'accumulation dans le matériau déposé d'une énergie élastique directement proportionnelle à l'épaisseur de la couche. Cette quantité d'énergie élastique emmagasinée ne peut croître indéfiniment et la figure 3 illustre les deux cas de figure le plus généralement observés dans le cas d'hétérostructures semiconductrices : au-delà d'une certaine épaisseur critique, hc , le matériau doit relaxer son énergie élastique. Il peut le faire soit par formation de dislocations (relaxation plastique pour formation de misfit dislocation MD) soit par formation d'îlots cohérents dont la surface libre permet la déformation élastique (relaxation élastique).
Ce dernier cas est connu sous le nom de mode de croissance Stransky-Krastanow (SK). Il permet la formation de nanostructures auto-organisées de semiconducteurs. Celles-ci peuvent être recouvertes par le matériau barrière sur lequel elles ont été déposées. L'opération peut alors être répétée pour réaliser des super-réseaux de boîtes quantiques. Le mode de croissance SK est largement utilisé pour la fabrication de boîtes quantiques de semiconducteurs III-V de la famille des arseniures (InAs) et de boîtes quantiques de Si-Ge. C'est ce mode de croissance que nous utilisons pour la croissance de boîtes quantiques de GaN et d'InGaN dopées avec des ions de terres rares.
La figure 4, qui représente l'image obtenue par filtrage de Fourier d'un cliché de microscopie électronique d'une boîte de GaN, illustre une propriété remarquable des boîtes quantiques : l'interface GaN/AlN n'est pas distinguable sur l'image filtrée, ce qui indique la parfaite cohérence des réseaux cristallins du GaN et de l'AlN. La boîte est donc en contrainte compressive dans la matrice d'AlN. Par ailleurs, et bien que les nombreuses dislocations coin (threading edge dislocations ) présentes dans l'AlN jouent le rôle de centres de nucléation préférentiels des boîtes, celles-ci ne contiennent pas de défauts structuraux ...
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BIBLIOGRAPHIE
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