EP2304773A1 - Procede de croissance de nitrure d'elements du groupe iii - Google Patents

Procede de croissance de nitrure d'elements du groupe iii

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EP2304773A1
EP2304773A1 EP09761782A EP09761782A EP2304773A1 EP 2304773 A1 EP2304773 A1 EP 2304773A1 EP 09761782 A EP09761782 A EP 09761782A EP 09761782 A EP09761782 A EP 09761782A EP 2304773 A1 EP2304773 A1 EP 2304773A1
Authority
EP
European Patent Office
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substrate
nitride
growth
iii
deposited
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP09761782A
Other languages
German (de)
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Inventor
Bernard Gil
Olivier Briot
Matthieu Moret
Sandra Ruffenach
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Centre National de la Recherche Scientifique CNRS
Universite de Montpellier
Original Assignee
Centre National de la Recherche Scientifique CNRS
Universite de Montpellier
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Filing date
Publication date
Application filed by Centre National de la Recherche Scientifique CNRS, Universite de Montpellier filed Critical Centre National de la Recherche Scientifique CNRS
Publication of EP2304773A1 publication Critical patent/EP2304773A1/fr
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10P—GENERIC PROCESSES OR APPARATUS FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
    • H10P14/00—Formation of materials, e.g. in the shape of layers or pillars
    • H10P14/20—Formation of materials, e.g. in the shape of layers or pillars of semiconductor materials
    • H10P14/29—Formation of materials, e.g. in the shape of layers or pillars of semiconductor materials characterised by the substrates
    • H10P14/2901—Materials
    • H10P14/2921—Materials being crystalline insulating materials
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10P—GENERIC PROCESSES OR APPARATUS FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
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    • H10P14/20—Formation of materials, e.g. in the shape of layers or pillars of semiconductor materials
    • H10P14/34—Deposited materials, e.g. layers
    • H10P14/3402—Deposited materials, e.g. layers characterised by the chemical composition
    • H10P14/3414—Deposited materials, e.g. layers characterised by the chemical composition being group IIIA-VIA materials
    • H10P14/3416—Nitrides
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10P—GENERIC PROCESSES OR APPARATUS FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
    • H10P14/00—Formation of materials, e.g. in the shape of layers or pillars
    • H10P14/20—Formation of materials, e.g. in the shape of layers or pillars of semiconductor materials
    • H10P14/29—Formation of materials, e.g. in the shape of layers or pillars of semiconductor materials characterised by the substrates
    • H10P14/2901—Materials
    • H10P14/2918—Materials being semiconductor metal oxides

Definitions

  • Nitrides of group III elements InN, GaN, AlN
  • their alloys and their heterostructures have very interesting properties for applications in electronics and optoelectronics.
  • the set (AI 1 GaJn) -N makes it possible to describe the entire electromagnetic spectrum of interest for communication and information processing technologies, from the near infra-red to the ultraviolet-type C. As a result, their optoelectronic applications are larger than those of other families of semiconductor material.
  • the forbidden band of the indium nitride InN corresponds to a wavelength of approximately 1.8 ⁇ m, that of the aluminum nitride AIN at 200 nm and that of the gallium nitride GaN at 350 nm. Since it is known to produce alloys whose composition varies continuously between the three binaries In, Al and Ga, where it is also known to assemble these binaries into heterostructures with wells and quantum dots, then we can cover from these materials the telecommunication bands to 1, 3 microns and 1, 5 microns, or make visible light emitting devices (light-emitting diodes, lasers) or realize photodetectors inaveuglables the sun.
  • nitrides are also chemically inert, and therefore do not pose the same dangers as arsenic, phosphorus or antimony in terms of pollution. This family of materials thus respects the environmental constraints prescribed during the signing of the Kyoto protocol.
  • Indium nitride is among the nitrides of element III the most difficult to synthesize with a crystalline quality compatible with the intended applications.
  • the incorporation of indium into the crystalline matrix of the nitride can not effectively be done without generating strong constraints and numerous dislocations of networks with deleterious consequences for any electronic component. It is therefore not possible today to obtain an InN film of sufficient quality, especially in terms of crystallinity, for the intended applications.
  • An object of the invention is to allow the synthesis of group III nitride-based films or nano-objects having a crystalline quality superior to that which exists in the state of the art, in order to be able to fully exploit the properties of these materials in an industrial way.
  • the invention proposes a method for the growth of element III nitride, in which the growth is carried out on a substrate made of a material able to maintain the same crystalline structure since the nitride growth temperature.
  • the substrate being an alloy of the type MVO 4 , where M denotes a transition metal or a group III element, and where V denotes N, P, As or Sb, or an alloy of the type (Si-IV) O 2 , where IV denotes a group IV element other than silicon.
  • indium nitride InN is deposited on an AIPO 4 substrate;
  • gallium nitride GaN is deposited on a GaPO 4 substrate;
  • an alloy consisting of GaN and GaInN is deposited on a GaPO 4 substrate; the growth of the element III nitride on the substrate is carried out by epitaxy; and
  • the growth of the element III nitride on the substrate is carried out by spraying.
  • the invention relates to a structure for an application in electronics, optics or optoelectronics comprising a nitride element III deposited on a substrate of a material capable of maintaining the same crystalline structure since the temperature element III nitride growth to ambient temperature, the substrate being an MVO 4 alloy, where M is a transition metal or group III element, and V is N, P, As or Sb , or an alloy of the (Si-IV) O 2 type , where IV denotes a Group IV element other than silicon.
  • the invention also relates to the components comprising a structure as described above.
  • FIG. 1 is an atomic force microscopy image showing the morphology of an AIPO 4 substrate
  • FIG. 2 represents an X-ray diffraction spectrum indicating the crystallinity of the AIPO 4 substrate;
  • FIG. 3 is an atomic force microscopy image showing the morphology of indium nitride deposited on an AIPO 4 substrate in accordance with the invention
  • FIG. 4 represents an X-ray diffraction spectrum indicating the crystallinity of the indium nitride deposited on an AIPO 4 substrate in accordance with the invention
  • FIG. 5 represents a fluorescence spectrum indicating the emission of light of the indium nitride deposited on an AIPO 4 substrate in accordance with the invention.
  • the invention relates to a method for the growth of element III nitride on a substrate, in which the growth is carried out on a substrate made of a material able to maintain the same crystalline structure since the growth temperature of the nitride of element III to room temperature.
  • nitrides of group III elements of the Mendeleev table are in particular aluminum nitride, gallium nitride and indium nitride, as well as mixed nitrides.
  • Indium nitride is particularly targeted, but the invention is in no way limited to this particular nitride, but instead is intended to extend to other element III nitrides and their heterostructures.
  • the term “film” means a continuous layer, preferably a thin layer, of a thickness generally between 1 atomic monolayer and 10 microns.
  • the term “nano-object” means an individual structure having at least one nanometric dimension, between 1 and 50 nm.
  • the element III nitride which is grown by the method according to the first aspect of the invention may in particular be a film or a nano-object such as a quantum dot.
  • the invention thus relates as well to the nitride films of elements III as their heterostructures, wells and quantum dots as well as the objects generally used in photonics: microcavities, photonic membranes textured technologically or during selectively induced growth, photonic crystals produced by three-dimensional cross-growth ("wood stack stacking").
  • the substrate used in the context of the invention for the growth of element III nitride is preferably a compound of the family of quartz and berlinite.
  • These materials composed of the ordered phase type MVO 4 (where M designates a transition metal or a group III element, and where V denotes N, P, As or Sb) or alloys of the (Si-IV) O 2 type (where IV denotes a group IV element other than silicon), have the advantage of having a higher alpha-beta or alpha-cristobalite phase structure transition temperature than the synthesis temperature of the element III nitride.
  • the growth of the element III nitride can then be carried out on a substrate whose crystalline nature is preserved after growth of said nitride when the system is brought back to ambient temperature (operating temperature of the components).
  • quartz SiO 2 has a relatively low alpha-beta structural phase transition temperature (573 ° C.). Depending on the type of element III nitride considered, quartz SiO 2 is not likely to maintain the same crystalline structure from the growth temperature of the nitride to room temperature.
  • the growth temperature of the element III nitride on a substrate varies according to the nitride.
  • the indium nitride InN is thus always deposited at a temperature below its decomposition temperature 600 ° C.
  • the GaN gallium nitride is generally deposited at a temperature of about 800 ° C.
  • a GaPO 4 substrate appears to be well suited for depositing a GaN film and GaInN-GaN heterostructures which are blue light-emitting diodes, blue compact lasers and transistors.
  • an AIPO 4 substrate is suitable for the growth of indium nitride.
  • the growth of the element III nitride is carried out by epitaxy.
  • the growth can be carried out by molecular beam epitaxy ("MBE"), by epitaxy by metal vapor phase organometallic deposition (“MOVPE”). of the English acronym “MetalOrganic Vapor Phase Epitaxy”), by epitaxy HWE (the acronym for "Hot Wall Epitaxy”), by epitaxy MEE (the English acronym "Migration Enhanced Epitaxy”) .
  • the growth of the element III nitride is carried out by sputtering.
  • the source materials are evaporated, either thermally or by electron bombardment, and will condense on the surface of the substrate, at low temperature. Due to the moderate temperature of the substrate, the crystalline quality of the deposited material is lower, most of the time it is polycrystalline.
  • the surface of the substrate Prior to the growth of element III nitride, the surface of the substrate may be subjected to a surface preparation step to improve its physical properties for growth.
  • a surface preparation step to improve its physical properties for growth.
  • One or more of the following techniques can be implemented: heat treatment, polishing, chemical etching, or other techniques known to those skilled in the art.
  • the invention relates to a structure for an application in electronics, optics or optoelectronics comprising one or more films or one or more nitride nano-objects of element III, carried by a substrate of a material capable of maintaining the same crystalline structure from the growth temperature of the element nitride III to ambient temperature, in particular a substrate of the MVO 4 or (Si-IV) O type 2 as previously described.
  • the invention relates to a component for electronics, optics or optoelectronics comprising a structure according to the second aspect of the invention.
  • indium nitride is the most difficult material to synthesize materials of the Ml-N family.
  • Indium nitride is deposited by epitaxial growth, MOCVD, on an AIPO 4 substrate.
  • the growth parameters used are typically a growth temperature of 500 ° C., a pressure in the reactor of 200 mbar and a V / III ratio of about 20,000.
  • the value of the molar ratio V / III is strongly correlated with the type of growth reactor used. This molar ratio affects in particular the stoichiometry of the processed material; a molar ratio V / III too low will thus result in films containing indium metal.
  • the pressure in the reactor can be chosen between 20 and 1 000 mbar.
  • the growth temperature is limited to the range 250 ° C. to 650 ° C., the dissociation temperature of the indium nitride being effectively around 700 ° C.
  • FIG. 1 shows the morphology of the AIPO 4 substrate (as observed under an atomic force microscope).
  • Figure 2 illustrates the crystallinity of the AIPO 4 substrate (observed by X-ray spectrography, the X axis representing the angular deviation of the incident X-ray beam and the Y axis showing the electromagnetic intensity collected. ).
  • FIG. 3 shows the morphology of the indium nitride deposited on the AIPO 4 substrate (observed under an atomic force microscope), in FIG. 4 the crystallinity of this indium nitride (observed by X-ray spectrography). ) and in Figure 5 the fluorescence spectrum of this indium nitride (obtained at 77K).

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Abstract

L'invention concerne un procédé de croissance de nitrure d'élément III, dans lequel la croissance est réalisée sur un substrat en un matériau apte à conserver la même structure cristalline depuis la température de croissance du nitrure d'élément III jusqu'à la température ambiante, le substrat étant un alliage du type M-V-O4, où M désigne un métal de transition ou un élément du groupe III, et où V désigne N, P, As ou Sb, ou un alliage du type (Si-IV)O2, où IV désigne un élément du groupe IV autre que le silicium, ainsi que les structures et composants obtenus suite à la mise en oevre de ce procédé.

Description

PROCEDE DE CROISSANCE DE NITRURE D'ELEMENTS DU GROUPE III
Le domaine de l'invention est celui des structures destinées à des applications dans l'optique, l'optoélectronique ou la microélectronique. L'invention concerne plus particulièrement la fabrication de telles structures par croissance sur un substrat de films ou nano-objets à base de nitrure d'élément du groupe III.
Les nitrures d'éléments du groupe III (InN, GaN, AIN), leurs alliages et leurs hétérostructures présentent des propriétés très intéressantes pour des applications en électronique et en optoélectronique.
En particulier, l'ensemble (AI1GaJn)-N permet de décrire la totalité du spectre électromagnétique intéressant pour les technologies de la communication et du traitement de l'information, depuis le proche infra-rouge jusqu'à l'ultraviolet de type C. Il en résulte que leurs applications optoélectroniques sont plus larges que celles d'autres familles de matériau semi-conducteur.
La bande interdite du nitrure d'indium InN correspond à une longueur d'onde de 1.8 μm environ, celle du nitrure d'aluminium AIN à 200 nm et celle du nitrure de gallium GaN à 350 nm. Dans la mesure où l'on sait fabriquer des alliages dont la composition varie en continue entre les trois binaires In, Al et Ga, où l'on sait également assembler ces binaires en hétérostructures à puits et à boites quantiques, on peut alors couvrir à partir de ces matériaux les bandes de télécommunications à 1 ,3 μm et 1 ,5 μm, ou réaliser des dispositifs émetteurs de lumière visible (diodes électroluminescentes, lasers) ou encore réaliser des photodétecteurs inaveuglables au soleil.
D'autre part, la résistance exceptionnelle des nitrures d'élément III à des fortes tensions en font des candidats a priori incontestables pour des applications hautes fréquences.
Des applications en tant que capteurs et autres types de microsystèmes mécaniques sont par ailleurs envisageables compte tenu des propriétés piézoélectriques des nitrures. Les nitrures d'élément III sont en outre chimiquement inertes, et ne présentent donc pas les mêmes dangers que l'arsenic, le phosphore ou l'antimoine en termes de pollution. Cette famille de matériaux respecte ainsi les contraintes environnementales prescrites lors de la signature du protocole de Kyoto.
Le développement de technologies à base de nitrures d'élément III, et notamment de nitrure d'indium, a jusqu'à présent été limité par les difficultés liées à la croissance de ces matériaux.
Le nitrure d'indium est parmi les nitrures d'élément III le plus difficile à synthétiser avec une qualité cristalline compatible avec les applications envisagées. L'incorporation de l'indium dans la matrice cristalline du nitrure ne peut effectivement se faire sans générer des fortes contraintes et de nombreuses dislocations de réseaux aux conséquences délétères pour tout composant électronique. II ne s'avère donc pas possible aujourd'hui d'obtenir un film d'InN de qualité suffisante, notamment en termes de cristallinité, pour les applications envisagées.
Le manque de substrat adapté à la croissance d'InN constitue ainsi un verrou technologique qui limite l'utilisation des nitrures en dehors des domaines du bleu et de l'ultraviolet.
Or il serait souhaitable de pouvoir allier le gallium ou l'aluminium avec l'indium dans des phases solides exemptes de dislocations en trop grandes densités afin de pouvoir réaliser des composants optoélectroniques opérant à 1 ,3 et 1 ,5 μm et ainsi susceptible d'adresser les régions de transparence des fibres optiques en lieu et place de composants optoélectroniques à base de phosphore, d'arsenic et d'antimoine.
Un objectif de l'invention est de permettre la synthèse de films ou nano- objets à base de nitrure d'élément du groupe III présentant une qualité cristalline supérieure à ce qui existe dans l'état de la technique, ceci afin de pouvoir exploiter pleinement les propriétés de ces matériaux d'une manière industrielle. A cet effet, l'invention propose selon un premier aspect, un procédé de croissance de nitrure d'élément III, dans lequel la croissance est réalisée sur un substrat en un matériau apte à conserver la même structure cristalline depuis la température de croissance du nitrure d'élément III jusqu'à la température ambiante, le substrat étant un alliage du type M-V-O4, où M désigne un métal de transition ou un élément du groupe III, et où V désigne N, P, As ou Sb, ou un alliage du type (Si-IV)O2, où IV désigne un élément du groupe IV autre que le silicium.
Certains aspects préférés, mais non limitatifs, de ce procédé sont les suivants :
- du nitrure d'indium InN est déposé sur un substrat en AIPO4 ;
- du nitrure de gallium GaN est déposé sur un substrat en GaPO4 ;
- un alliage constitué de GaN et de GaInN est déposé sur un substrat en GaPO4 ; - la croissance du nitrure d'élément III sur le substrat est réalisée par épitaxie ; et
- la croissance du nitrure d'élément III sur le substrat est réalisée par pulvérisation.
Selon un autre aspect, l'invention concerne une structure pour une application dans l'électronique, l'optique ou l'optoélectronique comprenant un nitrure d'élément III déposée sur un substrat en un matériau apte à conserver la même structure cristalline depuis la température de croissance du nitrure d'élément III jusqu'à la température ambiante, le substrat étant un alliage du type M-V-O4, où M désigne un métal de transition ou un élément du groupe III, et où V désigne N, P, As ou Sb, ou un alliage du type (Si-IV)O2, où IV désigne un élément du groupe IV autre que le silicium.
Selon encore un autre aspect, l'invention concerne également les composants comprenant une structure telle que décrite précédemment.
D'autres aspects, buts et avantages de la présente invention apparaîtront mieux à la lecture de la description détaillée suivante de formes de réalisation préférées de celle-ci, donnée à titre d'exemple non limitatif, et faite en référence aux dessins annexés sur lesquels :
- la figure 1 est une image de microscopie à force atomique présentant la morphologie d'un substrat d'AIPO4 ; - la figure 2 représente un spectre de diffraction de rayons X indiquant la cristallinité du substrat d'AIPO4 ;
- la figure 3 est une image de microscopie à force atomique présentant la morphologie du nitrure d'indium déposé sur un substrat d'AIPO4 conformément à l'invention ; - la figure 4 représente un spectre de diffraction de rayons X indiquant la cristallinité du nitrure d'indium déposé sur un substrat d'AIPO4 conformément à l'invention ;
- la figure 5 représente un spectre de fluorescence indiquant l'émission de lumière du nitrure d'indium déposé sur un substrat d'AIPO4 conformément à l'invention.
Selon un premier aspect, l'invention concerne un procédé de croissance de nitrure d'élément III sur un substrat, dans lequel la croissance est réalisée sur un substrat en un matériau apte à conserver la même structure cristalline depuis la température de croissance du nitrure d'élément III jusqu'à la température ambiante.
Les nitrures d'éléments du groupe III du tableau de Mendeleïev sont en particulier le nitrure d'aluminium, le nitrure de gallium et le nitrure d'indium ainsi que les nitrures mixtes.
Le nitrure d'indium est particulièrement visé, mais l'invention n'est aucunement limitée à ce nitrure particulier, mais a au contraire vocation à s'étendre aux autres nitrures d'élément III ainsi qu'à leurs hétérostructures.
Selon l'invention, on entend par "film" une couche continue, de préférence une couche mince, d'une épaisseur généralement comprise entre 1 monocouche atomique et 10 microns. Selon l'invention, on entend par "nano-objet" une structure individuelle présentant au moins une dimension nanométrique, entre 1 et 50 nm. Le nitrure d'élément III dont on réalise la croissance par le procédé selon le premier aspect de l'invention peut notamment être un film ou un nano-objet tel qu'une boite quantique. L'invention concerne ainsi aussi bien les films de nitrures d'éléments III que leurs hétérostructures, puits et boites quantiques ainsi que les objets utilisés de manière générale en photonique : microcavités, membranes photoniques texturées technologiquement ou lors de croissance sélectivement induite, cristaux photoniques réalisés par croissance tridimensionnelle croisée (« wood pile stacking »).
Le substrat utilisé dans le cadre de l'invention pour la croissance de nitrure d'élément III est préférentiellement un composé de la famille du quartz et de la berlinite. Ces matériaux, composés du type phase ordonnée M-V-O4 (où M désigne un métal de transition ou un élément du groupe III, et où V désigne N, P, As ou Sb) ou alliages du type (Si-IV)O2 (où IV désigne un élément du groupe IV autre que le silicium), présentent l'avantage de disposer d'une température de transition de phase structure alpha-beta ou alpha-cristobalite plus élevée que la température de synthèse du nitrure d'élément III. La croissance du nitrure d'élément III peut alors être réalisée sur un substrat dont la nature cristalline est conservée après croissance dudit nitrure lorsque le système est ramené à température ambiante (température de fonctionnement des composants).
On notera que le quartz SiO2 présente une température de transition de phase structurale alpha-beta relativement faible (573°C). En fonction du type de nitrure d'élément III considéré, le quartz SiO2 n'est donc pas susceptible de conserver la même structure cristalline depuis la température de croissance du nitrure jusqu'à la température ambiante.
Cette conservation pour tous les nitrures de la structure cristalline est en revanche possible pour les substrats présentés ci-dessus (M-V-O4 et (Si- IV)O2) pour lesquels la température de transition de phase structure alpha- beta est plus élevée que celle du quartz, voire même remplacée par la transition de phase structurale alpha-cristobalite à encore plus haute température. Le tableau ci-dessous indique à cet égard les températures de transition de phase structurale pour différents exemples de substrats pouvant être utilisés dans le cadre de l'invention. Ces substrats sont obtenus par croissance hydrothermale, technique décrite dans l'ouvrage " Handbook of Hydrothermal Technology " (2001 )*, de K. Byrappa et M. Yoshimura (ISBN:* 081551445X / 9780815514459 , éditeur: William Andrew Inc).
La température de croissance du nitrure d'élément III sur un substrat varie selon le nitrure. Le nitrure d'indium InN est ainsi toujours déposé à une température inférieure à sa température de décomposition 6000C. Le nitrure de gallium GaN est quant à lui généralement déposé à une température d'environ 800°C.
On comprend donc que dans le cadre de l'invention, le choix du substrat doit intégrer ce paramètre. Ainsi, à titre d'exemple, un substrat de GaPO4 apparaît comme étant bien approprié pour déposer un film de GaN et des hétérostructures GaInN-GaN dont on fait des diodes électroluminescentes bleues, des lasers compacts bleus et des transistors. A titre d'exemple également, un substrat d'AIPO4 est approprié pour la croissance de nitrure d'indium.
Selon un mode de réalisation préférentiel de l'invention, la croissance du nitrure d'élément III est réalisée par épitaxie. A titre d'exemples, la croissance peut être réalisée par épitaxie sous jet moléculaire (« MBE » de l'acronyme anglo-saxon « Molecular Beam Epitaxy »), par épitaxie par dépôt d'organo-métalliques en phase vapeur (« MOVPE » de l'acronyme anglo- saxon « MetalOrganic Vapor Phase Epitaxy »), par épitaxie HWE (de l'acronyme anglo-saxon « Hot Wall Epitaxy"), par épitaxie MEE (de l'acronyme anglo-saxon « Migration Enhanced Epitaxy").
Selon un autre mode de réalisation, la croissance du nitrure d'élément III est réalisée par pulvérisation (« sputtering »). En pulvérisation, les matériaux sources sont évaporés, soit thermiquement, soit par bombardement électronique, et vont se condenser sur la surface du substrat, à basse température. Du fait de la température modérée du substrat, la qualité cristalline du matériau déposé est moindre, la plupart du temps, il est polycristallin.
Avant de réaliser la croissance du nitrure d'élément III, la surface du substrat peut être soumise à une étape de préparation de surface visant à en améliorer ses propriétés physiques pour la croissance. On peut mettre en œuvre une ou plusieurs des techniques suivantes : traitement thermique, polissage, gravure chimique, ou d'autres techniques connues de l'homme du métier.
Le procédé décrit permet d'obtenir des films et nano-objets de nitrures d'éléments III présentant une bonne qualité cristalline, avec notamment une densité de dislocations réduite. Les structures ainsi obtenues sont alors compatibles avec les applications envisagées en électronique, optique ou optoélectronique.
Selon un second aspect, l'invention concerne une structure pour une application dans l'électronique, l'optique ou l'optoélectronique comprenant un ou plusieurs films ou un ou plusieurs nano-objets de nitrure d'élément III, porté(s) par un substrat en un matériau apte à conserver la même structure cristalline depuis la température de croissance du nitrure d'élément III jusqu'à la température ambiante, en particulier un substrat du type M-V-O4 ou (Si-IV)O2 tel que décrit précédemment. Selon un troisième aspect, l'invention concerne un composant pour l'électronique, l'optique ou l'optoélectronique comprenant une structure selon le second aspect de l'invention.
En référence aux figures 1 à 5, on décrit ci-après un exemple de réalisation d'une structure selon l'invention par croissance d'un film de nitrure d'indium. On retiendra que le nitrure d'indium est le matériau le plus difficile à synthétiser des matériaux de la famille Ml-N.
Le nitrure d'indium est déposé par croissance épitaxiale, MOCVD, sur un substrat d'AIPO4.
Les paramètres de croissance utilisés sont typiquement une température de croissance de 5000C, une pression dans le réacteur de 200mBar et un rapport V/lll de l'ordre de 20 000.
On notera que la valeur du rapport molaire V/lll est fortement corrélée au type de réacteur de croissance utilisé. Ce rapport molaire affecte notamment la stœchiométhe du matériau élaboré ; un rapport molaire V/lll trop faible se traduira ainsi par des films contenant de l'indium métallique.
On relèvera par ailleurs que d'une manière générale, la pression dans le réacteur peut être choisie entre 20 et l OOOmBar.
Enfin, la température de croissance est limitée à l'intervalle 2500C - 650°C, la température de dissociation du nitrure d'indium se situant effectivement aux alentours de 7000C.
On a représenté sur la figure 1 la morphologie du substrat d'AIPO4 (telle qu'observée au microscope à force atomique). La figure 2 illustre quant à elle la cristallinité du substrat d'AIPO4 (observée par spectrographie par rayons X ; l'axe des X représentant la déviation angulaire du faisceau de rayons X incident et l'axe des Y montrant l'intensité électromagnétique recueillie). On a représenté sur la figure 3 la morphologie du nitrure d'indium déposé sur le substrat d'AIPO4 (observée au microscope à force atomique), sur la figure 4 la cristallinité de ce nitrure d'indium (observée par spectrographie par rayons X) et sur la figure 5 le spectre de fluorescence de ce nitrure d'indium (obtenu à 77K).
Ces figures 3, 4 et 5 indiquent respectivement une excellente morphologie, une qualité cristallographique remarquable (démontrée par la finesse du pic lié au nitrure d'indium sur la figure 4, de 11 arcmin), et une fluorescence, comparables à l'état de l'art.

Claims

REVENDICATIONS
1. Procédé de croissance de nitrure d'élément III, dans lequel la croissance est réalisée sur un substrat en un matériau apte à conserver la même structure cristalline depuis la température de croissance du nitrure d'élément III jusqu'à la température ambiante, le substrat étant un alliage du type M-V- O4, où M désigne un métal de transition ou un élément du groupe III, et où V désigne N, P, As ou Sb, ou un alliage du type (Si-IV)O2, où IV désigne un élément du groupe IV autre que le silicium.
2. Procédé selon la revendication 1 , dans lequel du nitrure d'indium InN est déposé sur un substrat en AIPO4.
3. Procédé selon la revendication 1 , dans lequel du nitrure de gallium GaN est déposé sur un substrat en GaPO4.
4. Procédé selon la revendication 1 , dans lequel un alliage constitué de GaN et de GaInN est déposé sur un substrat en GaPO4.
5. Procédé selon l'une des revendications 1 à 4, dans lequel la croissance du nitrure d'élément III sur le substrat est réalisée par épitaxie.
6. Procédé selon l'une des revendications 1 à 4, dans lequel la croissance du nitrure d'élément III sur le substrat est réalisée par pulvérisation.
7. Structure pour une application dans l'électronique, l'optique ou l'optoélectronique comprenant un nitrure d'élément III déposée sur un substrat en un matériau apte à conserver la même structure cristalline depuis la température de croissance du nitrure d'élément III jusqu'à la température ambiante, le substrat étant un alliage du type M-V-O4, où M désigne un métal de transition ou un élément du groupe III, et où V désigne N, P, As ou Sb, ou un alliage du type (Si-IV)θ2, où IV désigne un élément du groupe IV autre que le silicium.
8. Composant comprenant une structure selon la revendication 7.
9. Composant selon la revendication 8 choisi parmi les diodes électroluminescentes, les diodes lasers et les transistors.
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