Optique des semi-conducteurs
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l'épaisseur [ 151. Ceci renforcait l'idée, acquise par les caractérisations in situ de diffraction
d'électrons par la surface, dune croissance EJM bidimensionnelle, couche par couche. Puis,
on observa [16] non pas une raie large, mais plusieurs raies fines, dont l'écart en énergie
correspondait à une monocouche. il en fut déduit que la taille latérale des îlots d'épaisseur
pouvait varier grandement en fonction des conditions de croissance :
- d'une situation "lisse", aux très grands îlots presque découplés électroniquement,
- à une situation "rugueuse", où la taille des îlots est comparable à la longueur des cohérence
- et à une situation "pseudo-lisse", à très fine rugosité moyennée comme un alliage.
La longueur de cohérence des excitons a rapidement été assimilée au rayon de Bohr, alors
qu'il s'agit d'une notion qui affecte le mouvement d'ensemble de I'exciton, ou de tout autre
particule (électron, phonon.. .). Cette erreur est aujourd'hui ancrée dans le vocabulaire
courant, mais a été relevée et a suscité des analyses théoriques du phénomène nettement plus
solides [ 171.
Plus tard, a été mis en évidence [I81 le rôle de la gradualité, par le confinement des
phonons LO, et qui semble avoir pour origine principale l'échange des atomes dans les deux
premières monocouches du front de croissance. Une bonne synthèse de ces questions a pu être
réalisée vers le début des années 90 [19], jusqu'à ce que l'avènement récent des techniques de
microluminescence [20] permettent d'approfondir, ou de compliquer encore les choses.
En résumé, I'épitaxie de couches bidimensionnelles a joué un rôle moteur dans la
révolution des hétérostructures, et continue de fournir une majorité des structures pour
l'optique. Cependant, il faut mentionner les autres technologies qui l'accompagnent.
des excitons.
3.1.3 Les autres technologies.
Ce sont dabord les techniques de la microfabrication et, en particulier, de la microélectronique : lithographie optique et électronique, masquage, implantation localisée, gravure
chimique ("humide") et ionique ("sèche"). Au laboratoire, elles viennent souvent, mais pas
exclusivement, en complément de l'épitaxie pour définir des structures dans le plan, tels que
motifs pour les expériences de transport électronique, dispositifs électro-optiques, détecteurs,
modulateurs ou émetteurs de lumière, fils et boîtes quantiques. Elles sont souvent assez
lourdes, mais relativement contrôlables. Elles sont bien adaptées aux Sciences de l'Ingénieur.
Ensuite, il faut mentionner les usages extrêmes de l'épitaxie pour réaliser des structures
de dimensionnalité inférieure à 2. C'est le cas des îlots InAs/GaAs déjà cités, où on utilise
astucieusement les tendances naturelles au facettage de la croissance. On parle de croissance
"auto-organisée". C'est aussi le cas de la croissance sur surface "vicinale", légèrement
désorientée par rapport à un plan principal du réseau. Une telle surface comporte un réseau de
marches monoatomiques qui fourniront des sites de nucléation privilégiée aux "adatomes"
déposés pendant l'épitaxie. On parvient ainsi, en modulant la nature des "adatomes", à
abaisser la symétrie bidimensionnelle de la couche. Dans cette catégorie, on peut aussi ranger
la croissance dans des sillons en V préalablement gravés de façon adéquate. On parvient, en
jouant sur les différentes propriétés de facettage de GaAs et AIAs, à réaliser des fils
quantiques.
Enfin, n'oublions pas tout un ensemble de techniques variées, souvent modestes et
astucieuses, qui permettent de réaliser de très beaux objets. On peut citer la manipulation
d'atomes par des techniques de microscopie à pointe, et aussi, plus utiles dans le domaine de
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l'épaisseur [ 151. Ceci renforcait l'idée, acquise par les caractérisations in situ de diffraction
d'électrons par la surface, dune croissance EJM bidimensionnelle, couche par couche. Puis,
on observa [16] non pas une raie large, mais plusieurs raies fines, dont l'écart en énergie
correspondait à une monocouche. il en fut déduit que la taille latérale des îlots d'épaisseur
pouvait varier grandement en fonction des conditions de croissance :
- d'une situation "lisse", aux très grands îlots presque découplés électroniquement,
- à une situation "rugueuse", où la taille des îlots est comparable à la longueur des cohérence
- et à une situation "pseudo-lisse", à très fine rugosité moyennée comme un alliage.
La longueur de cohérence des excitons a rapidement été assimilée au rayon de Bohr, alors
qu'il s'agit d'une notion qui affecte le mouvement d'ensemble de I'exciton, ou de tout autre
particule (électron, phonon.. .). Cette erreur est aujourd'hui ancrée dans le vocabulaire
courant, mais a été relevée et a suscité des analyses théoriques du phénomène nettement plus
solides [ 171.
Plus tard, a été mis en évidence [I81 le rôle de la gradualité, par le confinement des
phonons LO, et qui semble avoir pour origine principale l'échange des atomes dans les deux
premières monocouches du front de croissance. Une bonne synthèse de ces questions a pu être
réalisée vers le début des années 90 [19], jusqu'à ce que l'avènement récent des techniques de
microluminescence [20] permettent d'approfondir, ou de compliquer encore les choses.
En résumé, I'épitaxie de couches bidimensionnelles a joué un rôle moteur dans la
révolution des hétérostructures, et continue de fournir une majorité des structures pour
l'optique. Cependant, il faut mentionner les autres technologies qui l'accompagnent.
des excitons.
3.1.3 Les autres technologies.
Ce sont dabord les techniques de la microfabrication et, en particulier, de la microélectronique : lithographie optique et électronique, masquage, implantation localisée, gravure
chimique ("humide") et ionique ("sèche"). Au laboratoire, elles viennent souvent, mais pas
exclusivement, en complément de l'épitaxie pour définir des structures dans le plan, tels que
motifs pour les expériences de transport électronique, dispositifs électro-optiques, détecteurs,
modulateurs ou émetteurs de lumière, fils et boîtes quantiques. Elles sont souvent assez
lourdes, mais relativement contrôlables. Elles sont bien adaptées aux Sciences de l'Ingénieur.
Ensuite, il faut mentionner les usages extrêmes de l'épitaxie pour réaliser des structures
de dimensionnalité inférieure à 2. C'est le cas des îlots InAs/GaAs déjà cités, où on utilise
astucieusement les tendances naturelles au facettage de la croissance. On parle de croissance
"auto-organisée". C'est aussi le cas de la croissance sur surface "vicinale", légèrement
désorientée par rapport à un plan principal du réseau. Une telle surface comporte un réseau de
marches monoatomiques qui fourniront des sites de nucléation privilégiée aux "adatomes"
déposés pendant l'épitaxie. On parvient ainsi, en modulant la nature des "adatomes", à
abaisser la symétrie bidimensionnelle de la couche. Dans cette catégorie, on peut aussi ranger
la croissance dans des sillons en V préalablement gravés de façon adéquate. On parvient, en
jouant sur les différentes propriétés de facettage de GaAs et AIAs, à réaliser des fils
quantiques.
Enfin, n'oublions pas tout un ensemble de techniques variées, souvent modestes et
astucieuses, qui permettent de réaliser de très beaux objets. On peut citer la manipulation
d'atomes par des techniques de microscopie à pointe, et aussi, plus utiles dans le domaine de