Fafard, Simon, Boucherif, Abderraouf, Arès, Richard, Poungoué Mbeunmi, Alex Brice, Fafard, Simon, Boucherif, Abderraouf, Arès, Richard, and Poungoué Mbeunmi, Alex Brice
Au cours des dernières années, les énergies renouvelables et les technologies vertes se sont répandues afin de répondre au besoin de l’Homme tout en préservant l’environnement et en en contribuant a une nouvelle prosperité économique. Plusieurs domaines, dont l’optoélectronique, se sont développés allant du secteur industriel au grand public. L’essor de la technologie durable et verte a ainsi permis à l’optoélectronique d’envahir de nombreux domaines entre autres celui des télécommunications, de l’électronique militaire et du photovoltaïque. Ces développements sont rendus possibles par le biais de matériaux/alliages semi-conducteurs III-V et IV et du procédé de fabrication utilisée pour fabriquer le dispositif. Les matériaux III-V et IV présentent des propriétés intrinsèques uniques qui sont intéressantes pour de nombreux dispositifs qui utilisent les semiconducteurs comme par exemple : les cellules solaires à hautes performances et des récepteurs optiques tels que les photodiodes à avalanches, en télécommunication. De telles propriétés de matériaux sont étroitement liées à la technique de croissance (épitaxie) employée pour développer ces matériaux/alliages cristallins. Par exemple, le GaInAs présente une forte sensibilité aux conditions de croissance. Sa pureté nécessaire pour le bon fonctionnement des photodiodes à avalanche dépend donc de la technique de croissance utilisée. Par ailleurs en ce qui concerne les cellules solaires, l’utilisation de lumière concentrée se veut une méthode pour réduire les coûts de l’électricité. Cette réduction est toujours en cours, car elle est fortement dépendante de l’efficacité des cellules solaires sous lumière concentrée. Dans le cadre de cette thèse, nous avons évalué le portentiel d’une nouvelle technique d’épitaxie dite épitaxie hybride. Celle-ci est obtenue en modifiant notre réacteur CBE, ce qui a permis de croître sur InP une haute qualité et pureté de ternaires III-V (GaInAs et AlInAs). Ceci suggère ainsi l’implémentati, In recent years, green energy and sustainable technologies have spread to meet human needs while preserving the environment and ensuring a good economy. Several sectors including optoelectronic have been developed, extending from the industrial sector to the public. The rise of sustainable technology has thus enabled optoelectronics to invade many fields such as telecommunications, military electronics, photovoltaics and many others. These developments are made possible by III-V and Group IV semiconductor materials/alloys whose unique intrinsic properties are attractive for high-performance solar cells and optical receivers such as avalanche photodiodes in telecommunications. Such properties are closely related to the growth technique (epitaxy) used to develop these materials/alloys. For example, GaInAs has a high sensitivity to growth conditions and its purity required for the proper functioning of avalanche photodiodes is therefore dependent on the growth technique used. In addition to the material properties, the fabrication technique also has a direct impact on the performance of the optoelectronic devices, including solar cells under concentrated light. In fact, the use of concentrated light is intended to be an approach to reduce electricity costs. This reduction is still ongoing because it is highly dependent on the efficiency of solar cells under concentrated light. In this research, we have developed a new epitaxy technique called hybrid epitaxy obtained by customizing our CBE reactor. It has allowed the growth of high quality and purity of III-V ternary alloys (GaInAs and AlInAs) on InP substrates. The latter permits the implementation of these alloys in epitaxial heterostructures of high-performance avalanche photodiodes. The hybrid epitaxy technique of GaInAs on InP substrates uses arsine as a source of arsenic, followed by solid indium and Triethylgallium (TEGa) as a precursor of indium and gallium, respectively. This approach uniquely combin