Qualité diélectrique de couches minces isolantes de GaN obtenues par pulvérisation cathodique réactive

Abstract

2014 Les propriétés diélectriques de couches minces isolantes de GaN, obtenues à 150 °C par pulvérisation cathodique réactive, sont analysées à température ambiante avec, comme perspectives, la réalisation de structures MIS et la passivation de GaAs. La dispersion de l'indice optique est déterminée par spectrophotométrie. La permittivité, déduite de mesures capacitives, est 03B5r = 12,4 ± 0,5 dans le domaine 103-107 Hz ; elle présente une dispersion à plus basse fréquence. La conductivité, dominée par l'effet Poole-Frenkel, atteint 10-13 03A9-1 cm-1 à faible champ. Le champ de claquage est de 1,5 MV cm-1. Une étude comparative de ces propriétés est menée simultanément pour des couches minces de AlN obtenues par le même procédé. Enfin sont analysées les limitations de l'emploi de GaN comme isolant dans des structures MIS.Abstract. 2014 The dielectric properties of GaN insulating films grown at 150 ° C by reactive sputtering are investigated for device purposes : realization of MIS structures and passivation of GaAs. The dispersion of the optical index is obtained by reflexion measurements with a spectrophotometer. The permittivity is deduced from capacitive measurements : its value is 03B5r = 12.4 ± 0.5 between 103 and 107 Hz, and shows a dispersion at lower frequencies. The conductivity is dominated by the Poole-Frenkel effect. Its value can reach 10-13 03A9-1 cm-1 at low fields. The breakdown field is around 1.5 MV cm-1. A comparative study is performed for AlN films deposited by a similar process. Finally, the limits of the use of GaN as an insulator for MIS structures are analyzed.