Croissance hétéroépitaxiale du SiC-3C sur substrats SiC hexagonaux; Analyses par faisceaux d'ions accélérés des impuretés incorporées

Abstract

Using silicon as substrate for growing 3C-SiC monocrystalline material generates too many defects in the layers due to lattice and thermal expansion mismatch. Though these difficulties are avoided byusing hexagonal SiC substrates, the random formation of 60° rotated domains in the 3C layers generate a high density of twins.The use of vapour phase epitaxy for the growth did not allow reducing significantly the twin densitydespite the optimization of the in situ surface preparation of the seeds. On the other hand, these defects were eliminated by using Vapor-Liquid-Solid mechanism which consists in feeding a Si-Ge melt withpropane.The characterization of these twin-free layers showed excellent crystalline quality. Some of theimpurities incorporated during growth (Ge, Al, B, Sn) were successfully analysed using acceleratedion beam techniques though the detection and quantification of these elements inside SiC thin filmsare challenging.L'utilisation de germes Si pour l'épitaxie du SiC-3C génère de nombreux défauts dans les couches enraison du désaccord de maille et de la dilatation thermique. Le SiC-3C peut aussi être déposé sursubstrats SiC-α(0001) en s'affranchissant des problèmes rencontré sur substrat Si. La difficulté decontrôler la germination initiale génère cependant des macles qui sont difficiles à éviter ou éliminerensuite.L'utilisation de l'épitaxie en phase vapeur comme technique de croissance n'a pas permis des'affranchir de ces macles malgré l'optimisation de la préparation de surface des germes SiC- α. En revanche, des couches de SiC-3C exemptes de macle ont été obtenues en utilisant une technique decroissance originale, les mécanismes vapeur-liquid-solide, qui consiste à alimenter un bain Si-Ge avecdu propane.La caractérisation des couches ainsi élaborées a montré une excellente qualité cristalline avec toutefois une incorporation non négligeable d'impuretés. Les éléments Al, Ge, B et Sn ont été dosés avec succès en utilisant des analyses par faisceaux d'ions accélérés, techniques peu conventionnelles pour SiC et présentant un challenge analytique