République Algérienne Démocratique et Populaire

République Algérienne Démocratique et Populaire
M inistère de l’enseignement supérieur et de la recherche scientifique
Université Abou-Bakr Belkaïd-Tlemcen
Faculté de Technologie
Département de Génie Electrique et Electronique
Mémoire présenté par
Mr. BELARBI Abdelmalik
Pour obtenir le diplôme de Magister en
NANOPHYSIQUE ET NANOTECHNOLOGIE
Thème
Soutenu le Jour Mois 2014
Les membres du jury :
Président : Mr. Nasreddine BENAHMED Pr. à l’université de Tlemcen
Examinateurs :
Mr. Omar SEDDIKI Pr. à l’université de Tlemcen
Mme Ahlam BOUAZZA-GUEN M.C.A. à l’université de Tlemcen
Encadreur : Mr. Abdelkader HAMDOUNE Pr. à l’université de Tlemcen
Année universitaire : 2013 / 2014
Transistor DHFET à base d’InGaN :
Simulation et optimisation de ses performances DC et RF par le logiciel Silvaco

Remerciement
Nous remercions ALLAH le tout puissant l’omnipotent, pour le courage, la
volonté et la patience pour mener à terme mon travail.
Je tiens à remercier sincèrement le directeur de ce mémoire Monsieur
Abdelkader HAMDOUNE Professeur à l’université Abou-Bekr-Belkaid
Tlemcen. Je lui exprime mes vifs remerciements pour l’aide constante durant la
préparation de ce travail, ses conseils, l’enthousiasme qu’il a su me
communiquer et ses compétences scientifiques et humaines m’ont permis
d’accomplir mon travail dans les meilleures conditions. J’avoue que j’ai eu le
plaisir de travailler avec lui.
Je tiens à exprimer mes lus sincères remerciements à Monsieur le
professeur Nasreddine BENAHMED qui m’a fait l’honneur d’accepter la
présidence du jury.
Mes respectueuses reconnaissances s’adresse également au professeur
Omar SEDDIKI d’avoir accepté d’examiner mon travail.
J’adresse mes sincères remerciements à Madame Ahlem BOUAZZA-GUEN
maitre de conférence à l’université abou-bekr-belkaid tlemcen d’avoir accepté
d’examiner ce travail.

Dédicaces
Je dédie ce modeste travail à :
- Mes très chers parents
- Mes chers frères
- Mes professeurs
- Mes amis et mes collègues
Abdelmalik BELARBI

Table des matières
Table des matières …………………………………………………………………………… I
Liste des figures …………………………………………………………………………... VIII
Liste des tableaux ………………………………………………………………………… XIV
Introduction générale….…………………………………...………………..………………1
Chapitre1 : Etude des composés binaires III-N
1. Les composés binaires nitrurés …...……………………………………………………….. 4
1.1 Introduction ...………………………………………………….…………………………. 4
1.2 Propriétés des nitrures ...…………………………………………………………………..
4
1.2.1 Propriétés structurales ………………………………………………………………….. 4
1.2.1.1 Structure cristalline et zone de Brillouin ……………………………….…………….. 4
a- Structure cristalline .......…………………………………………………………………… 4
b- Zone de Brillouin ...…………………………………………………………………………6
1.2.1.2 Paramètres de maille ...………………………………………………………………...7
1.2.1.3 Coefficients élastiques ...……………………………………………………………....7
1.2.1.4 Coefficients de dilatation thermique …………………………………………………..8
1.2.2 Propriétés du nitrure de gallium ………………………………………………………..10
1.2.2.1 Propriétés mécaniques ...………………………………………………….…………. 10
1.2.2.2 propriétés optiques ...…………………………………………………………………12
1.2.2.3 Propriétés électriques ...……………………………………………………………... 13
1.2.2.4 Propriétés thermiques………………………………………………………….……...14
a- Dilatation thermique ...…………………………………………………………………… 15
b- Chaleur spécifique ...………………………………………………………………………16
c- Température de Debye……………………………………………………………………..16
d- Conductivité thermique ………………………………………………………………….. 16
1.2.2.5 Propriétés chimiques …….………………………………………………………….. 17
1.2.3 Propriétés du nitrure d’aluminium……………………………………………………...18
1.2.3.1 Propriétés mécaniques………………………………………………………………...18
 Coefficients d'élasticité ...………………………………………………………………...18
 Coefficient de dilatation thermique……………………………………………………….18
 Dureté……………………………………………………………………………………..19
1.2.3.2 Propriétés optiques……………………………………………………………………19
1.2.3.3 Propriétés électriques ..……………………………………………………………… 20
I

Table des matières
1.2.3.4 Propriétés thermiques ...………………………………………………………………22
1.2.3.5 Propriétés chimiques ...……………………………………………………………….22
1.2.4 Propriétés du nitrure d’indium ...……………………………………………………….23
1.2.4.1 Propriétés électriques ...………………………………………………………………23
1.2.4.2 Propriétés thermiques ...……………………………………………..………………. 23
1.2.4.3 Propriétés chimiques ...……………………………………………………………… 24
1.3 Effet de la température sur la mobilité des porteurs libres ……………………………… 24
1.4 Effet de la concentration d’électrons sur la mobilité des porteurs libres ...………………25
1.5 Techniques d'élaboration des nitrures ...………………………………………………… 25
1.5.1 Epitaxie en phase vapeur à partir d'hydrure (EPVH) ….……………………………… 26
1.5.2 Epitaxie par jets moléculaires (EJM) ...……………………………………….………. 26
1.5.3 Epitaxie en Phase Vapeur Organométalliques (EPVOM) ……………….…….……... 27
1.5.4 Croissance par reprise d’épitaxie latérale (ELO) ...…………………………………… 28
1.6 Conclusion .……………………………...……………………………………………… 29
1.7 Bibliographie .…………………………………………………………………………… 30
Chapitre 2 : Etudes des composés ternaires (InGaN et AlGaN) ...………..…………….. 35
2. Les composés ternaires InGaN et AlGaN ..……………………………………………… 36
2.1 Le nitrure de gallium-indium (InGaN) ...…………..……………………………………. 36
2.1.1 Description du nitrure de gallium-indium ...…………………………………………... 36
2.1.2 Propriétés du composé ternaire InxGa1-xN ...………………………………………….. 36
2.1.2.1 Formules de Vegard et Phillips ...…………………………………………………… 36
2.1.2.2 Variation du gap d’InxGa1-xN, en fonction de la fraction de mole x (In)……………. 37
2.1.2.3 Bowing ...……………………………………………………………………………. 37
2.1.3 Stabilité et solubilité ...………………………………………………………………… 38
2.1.4 Dopage ...………………………………………………………………………………
38
2.1.4.1 Dopage de type n ……………………………………………………………………. 39
2.1.4.2 Dopage de type p ……………………………………………………………………. 40
2.1.5 Propriétés thermiques ...……………………………………………………………….. 42
2.1.6 Propriétés de surface ...………………………………………………………………... 43
2.2 Le nitrure de gallium-aluminium (AlGaN) ..………………….………………………... 46
2.2.1 Propriétés du ternaire AlxGa1-xN………………………………………………………. 46
2.2.1.1 Variation du gap d’AlxGa1-xN, en fonction de la fraction de mole x (Al) ...………... 47
2.2.1.2 Bowing ...……………………………………………………………………………. 48
II