Spectroscopies thermique et optique des niveaux profonds : Application à l'étude de leur relaxation de réseau

Après avoir rappelé les principales caractéristiques des techniques de spectroscopie thermique des défauts profonds dans les semiconducteurs (DLTS), nous décrivons la technique de spectroscopie optique que nous avons développée (DLOS). Nous montrons comment la mesure des dérivées à l'origine des transitoires de photocapacité fournit directement et indépendamment les spectres des sections efficaces optiques des transitions entre chaque niveau et les bandes de conduction et de valence — σ0n(hv) et σ0 p(hv) respectivement — et ceci depuis leur seuil jusqu'au seuil intrinsèque du matériau. Le couplage entre DLOS et DLTS permet d'associer ces spectres aux défauts identifiés par leur signature thermique, c'est-à-dire de rassembler les propriétés thermiques et optiques de chaque défaut. Nous illustrons les possibilités de cette méthode en présentant les spectres σ 0n(hv) et σ0p(hv) que nous avons obtenus pour les principaux défauts rencontrés dans GaAs ; nous décrivons un modèle théorique simple permettant de rendre compte de ces résultats expérimentaux. Cette double spectroscopie thermique et optique constitue un outil de choix pour l'étude de la relaxation de réseau associée aux défauts profonds. Nous présentons les différents types de relaxation rencontrés dans GaAs - faible, forte et très forte — et leurs principales caractéristiques, en les illustrant par des exemples empruntés à notre analyse expérimentale.