Apport de l'Imagerie Raman et de la Photoluminescence à la Caractérisation de Carbure de Silicium (SiC) : Application à l'Etude de Composants Electroniques

Abstract

To date, 100-mm silicon carbide substrates as well as high power electronic devices are commercially available. Devices performance is however limited by defects. This PhD thesis focuses on the study of defects in substrates and epitaxial layers, as well as their characterization in electronic devices. Defects located in substrates and epitaxial layers are investigated by Raman spectroscopy and Raman imaging, photoluminescence and optical microscopy in order to evidence critical parameters responsible for the modification of structural and electronic properties. The acquired knowledge is re-used for the study of defects in biased SiC PiN diodes, as well as in diamond PN junctions. Coupling between Raman spectroscopy and photoemission reveals an efficient combination. The contributions and limitations of the characterization techniques used in this work, including Raman spectroscopy and imaging, photoluminescence as well as photoemission and polarized optical microscopy, are specified.Le carbure de silicium est aujourd’hui commercialement disponible sous forme de larges substrats (10cm de diamètre), ou de composants électroniques de plus en plus puissants. Néanmoins, les performances des dispositifs électroniques sont limitées par la présence de défauts. Ce travail de thèse consiste ainsi d'une part à étudier les défauts présents dans les substrats et épitaxies dans lebut de mettre en évidence les facteurs et paramètres à l'origine de la modification des propriétés structurales et électroniques de ces échantillons. D’autre part, les connaissances acquises sont réinvesties dans la caractérisation de composants électroniques polarisés (diodes PiN à base de SiC et jonctions PN en diamant). Les apports et les limites des techniques de caractérisation utilisées, spectroscopie et imagerie Raman, photoluminescence, ainsi que photoémission et microscopie optique en lumière polarisée, auxquelles est couplée la spectroscopie Raman, sont par ailleurs mis en évidence