MAGNETRON SPUTTERING TECHNIQUE USED FOR COATINGS DEPOSITION; TECHNOLOGIES AND APPLICATIONS

Abstract. The magnetron sputtering processes allow the deposition of metals, alloys, ceramic, and polymer thin films onto a wide range of substrate materials. Within the frame of this work, the recent developments of reactive magnetron sputtering technique are presented. The development, fundamental principles and applications of the magnetron sputtering process are discussed and commented. At the same time, the paper presents few examples of the use of this technique to develop advanced coatings for industrial applications, including corrosion resistant coatings, hard ceramic coatings, and coatings with novel thermal and chemical properties

Wafer-scale detachable monocrystalline Germanium nanomembranes for the growth of III-V materials and substrate reuse

Germanium (Ge) is increasingly used as a substrate for high-performance optoelectronic, photovoltaic, and electronic devices. These devices are usually grown on thick and rigid Ge substrates manufactured by classical wafering techniques. Nanomembranes (NMs) provide an alternative to this approach while offering wafer-scale lateral dimensions, weight reduction, limitation of waste, and cost effectiveness. Herein, we introduce the Porous germanium Efficient Epitaxial LayEr Release (PEELER) process, which consists of the fabrication of wafer-scale detachable monocrystalline Ge NMs on porous Ge (PGe) and substrate reuse. We demonstrate monocrystalline Ge NMs with surface roughness below 1 nm on top of nanoengineered void layer enabling layer detachment. Furthermore, these Ge NMs exhibit compatibility with the growth of III-V materials. High-resolution transmission electron microscopy (HRTEM) characterization shows Ge NMs crystallinity and high-resolution X-ray diffraction (HRXRD) reciprocal space mapping endorses high-quality GaAs layers. Finally, we demonstrate the chemical reconditioning process of the Ge substrate, allowing its reuse, to produce multiple free-standing NMs from a single parent wafer. The PEELER process significantly reduces the consumption of Ge during the fabrication process which paves the way for a new generation of low-cost flexible optoelectronics devices.Comment: 17 pages and 6 figures along with 3 figures in supporting informatio

Investigation of dopant incorporation in silicon carbide epilayers grown by chemical vapor deposition

Ce travail est consacré à l’étude de l’incorporation volontaire des dopants dans des films de carbure de silicium épitaxiés par la technique de dépôt chimique en phase vapeur. Le rôle des principaux paramètres de croissance (température, flux de dopant, vitesse de dépôt, pression dans le réacteur et le rapport C/Si) sur l’incorporation d’azote et d’aluminium a été étudié en détail. Les travaux menés jusqu’ici ont largement exploré les caractéristiques de l’incorporation de dopants, en particulier l’incorporation d’azote et ont montré des résultats parfois très dépendants de l’équipement de croissance utilisé. Afin d’explorer cette influence, une étude expérimentale exhaustive sur l’incorporation de N et Al a été réalisée sur des couches homoépitaxiées 4H-SiC sur la face carbone et sur la face silicium de substrats 4H-SiC dans nos réacteurs CVD. Cette étude a été complétée par une analyse des propriétés structurales, optiques et électriques de couches 4H-SiC dopé Al. Aussi, la fabrication de diodes pn a été expérimentée sur les couches épitaxiées dans nos réacteurs. Nous avons pu observer différentes tendances expérimentales selon la nature du dopant, l’orientation cristalline du substrat et l’environnement chimique durant la croissance. Nous en déduisons que le mécanisme derrière les tendances observées est largement influencé par des facteurs comme les conditions de croissance (c'est-à-dire la température de croissance et/ou la pression) et la couverture de carbone à la surface de la croissance, surtout sur la face CThis work is dedicated to the investigation of intentional dopant incorporation in silicon carbide epilayers grown by chemical vapor deposition technique. The role of main process conditions (growth temperature, dopant supply, deposition rate, growth pressure and C/Si ratio) on both, Nitrogen and Aluminum incorporation was studied in details. Previous works have widely explored the characteristics of dopant incorporation, especially the nitrogen incorporation addressing a potential influence of growth equipment for the observed incorporation trends. An exhaustive experimental study of N and Al incorporation was performed for homoepitaxial 4H-SiC layers grown on Si- and C-faces of 4H-SiC substrates in our CVD setups to explore such influence. It was completed by the assessment of the structural, optical and electrical properties of the Al doped 4H-SiC films. Furthermore, the fabrication of pn diodes was tested on the grown layers. We have observed different experimental tendencies depending on dopant nature, crystal orientation and chemical environment. We conclude from these observations that the mechanism behind the experimentally obtained tendencies is widely influenced by factors such as process conditions (i.e. growth temperature and/or pressure) and the carbon coverage at the grown surface, especially on C-fac

Investigation of dopant incorporation in silicon carbide epilayers grown by chemical vapor deposition

Ce travail est consacré à l’étude de l’incorporation volontaire des dopants dans des films de carbure de silicium épitaxiés par la technique de dépôt chimique en phase vapeur. Le rôle des principaux paramètres de croissance (température, flux de dopant, vitesse de dépôt, pression dans le réacteur et le rapport C/Si) sur l’incorporation d’azote et d’aluminium a été étudié en détail. Les travaux menés jusqu’ici ont largement exploré les caractéristiques de l’incorporation de dopants, en particulier l’incorporation d’azote et ont montré des résultats parfois très dépendants de l’équipement de croissance utilisé. Afin d’explorer cette influence, une étude expérimentale exhaustive sur l’incorporation de N et Al a été réalisée sur des couches homoépitaxiées 4H-SiC sur la face carbone et sur la face silicium de substrats 4H-SiC dans nos réacteurs CVD. Cette étude a été complétée par une analyse des propriétés structurales, optiques et électriques de couches 4H-SiC dopé Al. Aussi, la fabrication de diodes pn a été expérimentée sur les couches épitaxiées dans nos réacteurs. Nous avons pu observer différentes tendances expérimentales selon la nature du dopant, l’orientation cristalline du substrat et l’environnement chimique durant la croissance. Nous en déduisons que le mécanisme derrière les tendances observées est largement influencé par des facteurs comme les conditions de croissance (c'est-à-dire la température de croissance et/ou la pression) et la couverture de carbone à la surface de la croissance, surtout sur la face CThis work is dedicated to the investigation of intentional dopant incorporation in silicon carbide epilayers grown by chemical vapor deposition technique. The role of main process conditions (growth temperature, dopant supply, deposition rate, growth pressure and C/Si ratio) on both, Nitrogen and Aluminum incorporation was studied in details. Previous works have widely explored the characteristics of dopant incorporation, especially the nitrogen incorporation addressing a potential influence of growth equipment for the observed incorporation trends. An exhaustive experimental study of N and Al incorporation was performed for homoepitaxial 4H-SiC layers grown on Si- and C-faces of 4H-SiC substrates in our CVD setups to explore such influence. It was completed by the assessment of the structural, optical and electrical properties of the Al doped 4H-SiC films. Furthermore, the fabrication of pn diodes was tested on the grown layers. We have observed different experimental tendencies depending on dopant nature, crystal orientation and chemical environment. We conclude from these observations that the mechanism behind the experimentally obtained tendencies is widely influenced by factors such as process conditions (i.e. growth temperature and/or pressure) and the carbon coverage at the grown surface, especially on C-fac

Étude de l’incorporation des dopants N et Al dans des films de carbure de silicium épitaxiées en phase vapeur

This work is dedicated to the investigation of intentional dopant incorporation in silicon carbide epilayers grown by chemical vapor deposition technique. The role of main process conditions (growth temperature, dopant supply, deposition rate, growth pressure and C/Si ratio) on both, Nitrogen and Aluminum incorporation was studied in details. Previous works have widely explored the characteristics of dopant incorporation, especially the nitrogen incorporation addressing a potential influence of growth equipment for the observed incorporation trends. An exhaustive experimental study of N and Al incorporation was performed for homoepitaxial 4H-SiC layers grown on Si- and C-faces of 4H-SiC substrates in our CVD setups to explore such influence. It was completed by the assessment of the structural, optical and electrical properties of the Al doped 4H-SiC films. Furthermore, the fabrication of pn diodes was tested on the grown layers. We have observed different experimental tendencies depending on dopant nature, crystal orientation and chemical environment. We conclude from these observations that the mechanism behind the experimentally obtained tendencies is widely influenced by factors such as process conditions (i.e. growth temperature and/or pressure) and the carbon coverage at the grown surface, especially on C-faceCe travail est consacré à l’étude de l’incorporation volontaire des dopants dans des films de carbure de silicium épitaxiés par la technique de dépôt chimique en phase vapeur. Le rôle des principaux paramètres de croissance (température, flux de dopant, vitesse de dépôt, pression dans le réacteur et le rapport C/Si) sur l’incorporation d’azote et d’aluminium a été étudié en détail. Les travaux menés jusqu’ici ont largement exploré les caractéristiques de l’incorporation de dopants, en particulier l’incorporation d’azote et ont montré des résultats parfois très dépendants de l’équipement de croissance utilisé. Afin d’explorer cette influence, une étude expérimentale exhaustive sur l’incorporation de N et Al a été réalisée sur des couches homoépitaxiées 4H-SiC sur la face carbone et sur la face silicium de substrats 4H-SiC dans nos réacteurs CVD. Cette étude a été complétée par une analyse des propriétés structurales, optiques et électriques de couches 4H-SiC dopé Al. Aussi, la fabrication de diodes pn a été expérimentée sur les couches épitaxiées dans nos réacteurs. Nous avons pu observer différentes tendances expérimentales selon la nature du dopant, l’orientation cristalline du substrat et l’environnement chimique durant la croissance. Nous en déduisons que le mécanisme derrière les tendances observées est largement influencé par des facteurs comme les conditions de croissance (c'est-à-dire la température de croissance et/ou la pression) et la couverture de carbone à la surface de la croissance, surtout sur la face

Growth and Memory effect of Ge in GaAs epilayers grown in UHV environment using IBGe

International audienceThe growth of Germanium (Ge) with iso-butyl germane (IBGe) as germanium source and the study of Ge memory effect in GaAs grown in UHV environment (Chemical beam epitaxy CBE reactor) is presented. High quality Ge epilayers were grown and a strong Ge memory effect was found in GaAs epilayers grown in the same reactor

CVD growth of high-quality graphene over Ge (100) by annihilation of thermal pits

International audienc

Epitaxial lift-off process for III-V solar cells by using porous germanium for substrate re-use

International audienceGermanium substrate re-use by porous sacrificial layer appears to be a promising approach for next generation high efficiency III- V solar cells. The morphological evolution of the double porous Ge layer upon ultra-high-vacuum annealing both experimentally and numerically was studied. We introduced the three-dimensional kinetic Monte Carlo model based on thermally activated jumps of atoms to simulate the porous Ge layer evolution during high temperature annealing driven by minimization of the total surface energy. It was demonstrated that the simulated sintering of double layer of randomly distributed Ge pores concurs quantitatively with experimental finding

Confronto tra viti interferenziali metalliche e riassorbibili nella ricostruzione del legamento crociato anteriore

International audienceThe growth of Germanium (Ge) with iso-butyl germane (IBGe) as germanium source and the study of Ge memory effect in GaAs grown in UHV environment (Chemical beam epitaxy CBE reactor) is presented. High quality Ge epilayers were grown and a strong Ge memory effect was found in GaAs epilayers grown in the same reactor