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Tao Zhou

In situ synchrotron X-ray scattering of SiGe NWs: Growth, strain and bending

Publié le 7 décembre 2015


Thèse soutenue le 07 décembre 2015 pour obtenir le grade de docteur de l'Université Grenoble Alpes - Spécialité : Physique

Résumé :
Ce travail résume les résultats d'études de la croissance in situ de nanofils (NF) SiGe par UHV-CVD à l'aide des techniques de diffusion et de diffraction des rayons X (RX) synchrotron sur la ligne de lumière BM32 à l'ESRF.
Les conditions d'élaboration de NF Si, Ge, SiGe dans notre bâti sont d'abord présentées. Les études in situ à l'aide de RX durant la croissance sont ensuite décrites. La longueur des NF, leur taille, leur espacement, leur facetage ainsi que l'angle conique sont déterminés en temps réel. Des changements de forme de la goutte liquide aussi ont été clairement observés dans les premiers stades de la croissance. Une phase AuGe métastable à l'interface catalyseur-substrat a été identifiée. Sa formation pourrait être décisive pour la croissance sous-eutectique de NF de Ge.
La relaxation des contraintes dans des NF cœur-coquille de Si-Ge est ensuite présentée. La composition et la déformation ont été déterminée in situ par diffusion anomale des RX, en fonction de la quantité de Ge deposé et de la durée du recuit. L'influence de la taille des NF et de la température de croissance de la coquille ont aussi été étudiée.
Enfin, des résultats sur la courbure in situ de NF sont présentés. La courbure est induite par le dépôt d'un second matériau sur un côté des NF. La déformation et la contrainte ont été déterminées par une combinaison de suivi de la position d'un pic de Bragg, de simulation et d'ajustement de l'intensité, et de calculs d'élasticité classiques. La courbure induite par le dépôt de Ge à 220°C est principalement déterminée par la contrainte de désaccord de maille, qui évolue presque linéairement avec l'épaisseur du film Ge. La courbure induite par le dépôt de Ge à la température ambiante (TA) se trouve principalement déterminée par la contrainte de surface, qui évolue progressivement de la tension à la compression pour une épaisseur de Ge plus grande. Pour le suivi de courbure en temps réel, nous avons mise au point une technique de mesures stationnaires avec un détecteur 2D. Elle a permis de mettre en évidence plusieurs changements de signe lors de dépôts d'Au et Ge à TA.

Jury :
Président : M. Daniel Bouchier
Rapporteur : M. Pierre Müller
Rapporteur : M. Yves Garreau
Examinateur : M. Vincent Favre Nicolin
Examinateur :  M. Tobias Schülli
Invité : M. Roberto Felici
Directeur de thèse : M. Gilles Renaud

Mots clés :
Contrainte, Courbure, In situ, Nanofils SiGe, RX synchrotron, Croissance

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