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R. Pianei
Ces différences d'énergie entre transitions optiques de polarisations différentes entraînent un
dichroïsme et une biréfringence circulaires induits (effet Faraday) eux aussi "géants".
3. LES HÉTÉROSTRUCTURES À BASE DE SEMI-CONDUCTEURS
Malgré quelques travaux précurseurs de grande importance, on peut considérer que c'est à la
fin des années 70 qu'a vraiment éclaté la révolution des hétérostructures artificielles
fabriquées à base de semi-conducteurs. Elle a apporté un renouvellement des thématiques, la
multiplication des possibilités et de nouvelles perspectives d'applications. Cela a été possible
grâce aux progrès de la technologie, et d'abord de l'épitaxie, et a beaucoup modifié l'exercice
du métier de chercheur: il fallut travailler plus à la manière d'un ingénieur, dans des
laboratoires richement dotés mais sachant regrouper des équipes pluri-disciplinaires.
Deux livres, pour qui voudra approfondir
la physique des hétérostructures bidimensionnelles, restent un bon fondement malgré
leur relative ancienneté. En effet, ils ont été
2.8
Al,Gal-,As
écrits après la période la plus féconde du
début des années 80. il s'agit du livre de
grouper de nombreux résultats théoriques, et
du cours de l'École des Houches de 1985
sujets (matériaux contraints, phonons, propriétés de transport.. .)
3.1 Les fondements
I
'
I
'
I
'
I
~
r
Bastard [ 131, surtout intéressant pour reI,
2,4
.
[14], qui présente un spectre plus large de f 4
X
3.1.1 Les alliages
1.6 1/ -
Cette révolution repose d'abord sur les
"bonnes" propriétés de beaucoup d'alliages ; il
0.0
0,2
0.4
0.6
0,8
1
s'agit bien entendu d'alliages semi-conducX
teurs unissant deux matériaux de la même
famille,
en est G~,-,A~,A~, où figure 3.1 : Variation de l'énergie des minima r,X et L
pour l'alliage désordonné A1,Gal.,As en fonction de x,
Ga et Al sont isoélectroniques. Je noterai à = 300K. L'origine des énergies est pBse au sommet
souvent
lorsqu'il n'y a pas
de la bande de valence. L'intersection des courbes
d'ambiguïté. Parmi les PIUS populaires, il faut associées à r et x est située vers x = 0.4. On remarque
citer aussi G&As, AlInAs et même les un écart à la loi linéaire de Végard, appelé "bowing".
quaternaires GaAIInAs, accordés en maille sur
hP (utilisés pour l'optique à 1,3-1,5 pm des télécommunications), CdZnTe, (composant de
base des hétérostructures II-VI), CdMnTe (magnétique dilué), HgCdTe (détecteurs
infrarouge), CdSSe (filtres optiques dans la région du visible), SiGe (permettant d'introduire
des hétérojonctions dans l'électronique silicium). Au premier ordre, et s'il n'y a pas de
transition de phase cristalline, ils se comportent comme des matériaux de propriétés
moyennes, interpolées linéairement entre celles des deux parents : c'est la loi de Végard, qui
concerne les parapiètres de maille, mais aussi les énergies des bandes et tout ce qui en découle
plus ou moins (masses effectives, constante diélectrique...). Il faut cependant prendre la
R. Pianei
Ces différences d'énergie entre transitions optiques de polarisations différentes entraînent un
dichroïsme et une biréfringence circulaires induits (effet Faraday) eux aussi "géants".
3. LES HÉTÉROSTRUCTURES À BASE DE SEMI-CONDUCTEURS
Malgré quelques travaux précurseurs de grande importance, on peut considérer que c'est à la
fin des années 70 qu'a vraiment éclaté la révolution des hétérostructures artificielles
fabriquées à base de semi-conducteurs. Elle a apporté un renouvellement des thématiques, la
multiplication des possibilités et de nouvelles perspectives d'applications. Cela a été possible
grâce aux progrès de la technologie, et d'abord de l'épitaxie, et a beaucoup modifié l'exercice
du métier de chercheur: il fallut travailler plus à la manière d'un ingénieur, dans des
laboratoires richement dotés mais sachant regrouper des équipes pluri-disciplinaires.
Deux livres, pour qui voudra approfondir
la physique des hétérostructures bidimensionnelles, restent un bon fondement malgré
leur relative ancienneté. En effet, ils ont été
2.8
Al,Gal-,As
écrits après la période la plus féconde du
début des années 80. il s'agit du livre de
grouper de nombreux résultats théoriques, et
du cours de l'École des Houches de 1985
sujets (matériaux contraints, phonons, propriétés de transport.. .)
3.1 Les fondements
I
'
I
'
I
'
I
~
r
Bastard [ 131, surtout intéressant pour reI,
2,4
.
[14], qui présente un spectre plus large de f 4
X
3.1.1 Les alliages
1.6 1/ -
Cette révolution repose d'abord sur les
"bonnes" propriétés de beaucoup d'alliages ; il
0.0
0,2
0.4
0.6
0,8
1
s'agit bien entendu d'alliages semi-conducX
teurs unissant deux matériaux de la même
famille,
en est G~,-,A~,A~, où figure 3.1 : Variation de l'énergie des minima r,X et L
pour l'alliage désordonné A1,Gal.,As en fonction de x,
Ga et Al sont isoélectroniques. Je noterai à = 300K. L'origine des énergies est pBse au sommet
souvent
lorsqu'il n'y a pas
de la bande de valence. L'intersection des courbes
d'ambiguïté. Parmi les PIUS populaires, il faut associées à r et x est située vers x = 0.4. On remarque
citer aussi G&As, AlInAs et même les un écart à la loi linéaire de Végard, appelé "bowing".
quaternaires GaAIInAs, accordés en maille sur
hP (utilisés pour l'optique à 1,3-1,5 pm des télécommunications), CdZnTe, (composant de
base des hétérostructures II-VI), CdMnTe (magnétique dilué), HgCdTe (détecteurs
infrarouge), CdSSe (filtres optiques dans la région du visible), SiGe (permettant d'introduire
des hétérojonctions dans l'électronique silicium). Au premier ordre, et s'il n'y a pas de
transition de phase cristalline, ils se comportent comme des matériaux de propriétés
moyennes, interpolées linéairement entre celles des deux parents : c'est la loi de Végard, qui
concerne les parapiètres de maille, mais aussi les énergies des bandes et tout ce qui en découle
plus ou moins (masses effectives, constante diélectrique...). Il faut cependant prendre la