Observation des défauts dans les semiconducteurs par microscopie à balayage en cathodoluminescence

Abstract

Il a précédemment été montré que le microscope électronique à balayage permettait la visualisation de défauts tels que dislocations et précipitations dans les semiconducteurs composés à grand gap. Nous étudierons ici les conditions de formation de ces images du point de vue de la résolution et de la profondeur concernée ainsi que de la nature des inhomogénéités pouvant conduire à un contraste d'image. On montre que deux cas doivent être considérés suivant le dopage du matériau et le taux d'injection. L'influence de la diffusion des porteurs minoritaires, des recombinaisons en surface et de l'auto-absorption est également envisagée. On décrit des exemples d'observation des dislocations et des précipités dans les monocristaux de GaAs dopés, massifs ou épitaxiques, et dans des composés pseudo-binaires. En faisant varier le taux d'injection, ces mêmes défauts peuvent être observés dans les matériaux peu dopés ou semiisolants. On étudiera également la variation de l'intensité de cathodoluminescence des couches n+/n sur substrat n+. L'analyse de ces résultats fait ressortir l'influence de la diffusion des défauts autour des dislocations dans les matériaux dopés, ainsi que des phénomènes semblables d'accumulation de centres non radiatifs dans le cas des matériaux purs. De même, des effets de diffusion du cuivre et de propagation de défauts non radiatifs apparaissent au voisinage des interfaces substrat/épitaxie