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
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Effet de la pression hydrostatique sur les propriétés électriques de super-réseaux InAs/GaSb de courte période L.Konczewicz, S.Contreras Université Montpellier.
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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
Introduction – super réseaux InAs/GaSb (SL)Introduction – super réseaux InAs/GaSb (SL)
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
Introduction – super réseaux InAs/GaSb (SL)Introduction – super réseaux InAs/GaSb (SL)
type-II broken gap alignmentsuper-réseaux de courte période
Couplage entre les puits quantiques (QW)
La formation de mini-bandes
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 et GaSb
Diapositive : 3
Introduction – super réseaux InAs/GaSb (SL)Introduction – super réseaux InAs/GaSb (SL)
Transitions fondamentales dans un super réseaux symétrique InAs(d) / GaSb (d)
Super réseaux type II :
3-5µm
Un super réseau de courte période adapté pour le fenêtre optique 3-5 µm
Diapositive : 4
Introduction – super réseaux InAs/GaSb (SL)Introduction – super réseaux InAs/GaSb (SL)
Super réseaux type II :
Diapositive : 5
Le choix du système à SR InAs/GaSb sur substrat GaSb (par EJM)
• 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 .
+6 %
GaSb InAs
InSb
-0.6 %
a/a GaSb
-0.6 %
Un super réseaux symétrique: InAs(10MCs)/InSb(1MC)/GaSb(10MCs)
Diapositive : 6
Introduction – super réseaux InAs/GaSb (SL)Introduction – super réseaux InAs/GaSb (SL)
GaSb (n)
SL n.i.d.e = 3 µm
GaSb (p)
hSR photo-diode
sur le substrat de GaSb type n
Le choix de la structure :InAs 10MCs / InSb 1MC / GaSb 10MCs = 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
• 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
PHYSICAL REVIEW B 58, 23, 15378 (1998)H.Mohseni, V.I.Litvinov and M.Razeghi
Pression atmosphérique :Etude de la conductivité :
0.002 0.004 0.006 0.008 0.010 0.012
0.1
1
10 InAs/GaSb SL
P= 0 MPa
Res
istiv
ity [
cm]
1/T [K-1]
0.002 0.004 0.006 0.008 0.010 0.012
0.1
1
10
Ed1=153.6 meV
Ed1=27.5 meVInAs/GaSb SL
P= 0 MPa
Res
istiv
ity [
cm]
1/T [K-1]
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
Etude de l’Effet Hall :
0.002 0.004 0.006 0.008 0.010 0.0121E16
1E17
1E18
50 100 150 200 250 300
-250
-200
-150
-100
-50
0
50
100
150
n-typep-type
Rh
en
[cm
3 /C]
Temperature en [K]
p-typen-type
InAs/GaSb SL
P=0 MPa
ab
s (n
h) e
n [
cm-3]
1/T en [K-1]
0.002 0.004 0.006 0.008 0.010 0.0121E16
1E17
1E18
50 100 150 200 250 300
-250
-200
-150
-100
-50
0
50
100
150
n-typep-type
Rh e
n [
cm3 /C
]
Temperature en [K]
p-typen-type
InAs/GaSb SL
P=0 MPa
ab
s (n
h) e
n [
cm-3]
1/T en [K-1]
•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.
Etude de la mobilité de Hall :
10
100
1000
µ(T)=µoT+2
n-typep-type
80 100 200 300
Mob
ility
[cm
2 /Vs]
T[K]
InAs/GaSb
P= 0 MPa
• Une simple loi exponentielle : (T) = 0T+2
• Le mécanisme de diffusion : est-il dominé par la diffusion par les impuretés ionisées ?
L’effet de température à pression atmosphérique : un niveau donneur “profond” et un niveau accepteur
Diapositive : 9
Matériaux de base sous pression : GaSb , InAsMatériaux de base sous pression : GaSb , InAs
Sous Pression :
InAs :Energy gap Eg=0.354 eV Energy separation ΓL EΓL=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
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 minibande de haute mobilité ( et une miniband de faible mobilité (L) ?