Boîtes quantiques de GaN dopées avec des ions de terres rares
Boîtes quantiques dopées avec des ions de terres rares pour l’émission de lumière visible

Sur la base des considérations précédentes, le CEA-Grenoble et la société japonaise NGK Insulators (Nagoya) ont décidé d’étudier les potentialités de boîtes quantiques de nitrures dopées avec des ions de terres rares dans une perspective de réalisation de diodes émettrices de lumière blanche.

En premier lieu, on peut se demander si la présence d’un flux de terre rare va perturber la nucléation des boîtes ? Cette question est pertinente si l’on considère que les atomes de terres rares sont gros par rapport à l’azote et au Ga et ont tendance à s’accumuler en surface de la couche en croissance. La modification de l’énergie de surface qui en résulte, la perturbation des processus de diffusion des adatomes (N et Ga) en surface de la couche en croissance jouent-elles un rôle ?

Pour répondre à ces différentes questions, nous avons étudié par microscopie à force atomique (AFM) la nucléation de boîtes de GaN sur une surface d’AlN pour différents flux d’europium Eu, ce qui se traduit par différentes concentrations d’europium dans les boîtes en question. Les résultats sont reportés sur la figure 5. On constate que la taille des boîtes augmente considérablement avec leur concentration en Eu, ce qui va de pair avec une diminution de leur densité puisque nous travaillons à quantité totale de GaN déposé constante. On remarque par ailleurs un changement de régime pour des concentrations d’Eu supérieures à 1,5 %. Ces résultats peuvent s’expliquer en considérant que l’europium provoque aux faibles flux une augmentation du libre parcours moyen de diffusion du gallium. Pour les flux plus importants, la formation d’une couche continue d’europium en surface du GaN conduit à un changement de régime et à un effet surfactant, soit à une diminution du libre parcours moyen de diffusion du gallium ...