Leghrib, LazharHadjéris, Lazhar2020-09-222020-09-222019http://hdl.handle.net/123456789/9193L'intérêt des nitrures des semi-conducteurs III-V ( InN , GaN ), comme le nitrures de gallium (GaN) et ses alliages , par exemple , réside dans leurs nombreuses application dans le domaine de l'optoélectronique : les diode , les capteur et les cellules solaires. Les alliages du GaN présentent un gap direct ajustable d'où leur utilisation dans le domaine optoélectronique. De nombreuses recherches sont menées afin de trouver des matériaux qui répondent aux exigences croissantes de l'industrie de la micro-électronique. Et comme la température intervient dans les matériaux présents dans les composants a base des semiconducteurs (comme le GaN) et cela se traduit par une évolution de leurs propriétés physiques qui réduisent les performances du ces composants. Ainsi, les progrès récents de la microscopie électronique ont permis de mieux comprendre les propriétés structurelles, électroniques et optiques de la matière à des échelles de longueur nanométrique et sub-nanométrique. Cela inclut la caractérisation détaillée des nanostructures. Par exemple, le microscope électronique à balayage (MEB) a permis récemment l'observation à l'échelle nanométrique des changements structuraux induits par le faisceau d'électrons. Sans surprise, cela peut induire des changements dans le matériau étudié (échauffement), une observation qui a été utilisée avec succès comme outil de fabrication dans des cas choisis, comme dans la lithographie par faisceau électronique. Dans ce présent travail, nous avons élaboré un modèle numérique pour étudier un matériau semi-conducteur GaN utilisant la méthode Monte Carlo. Ce modèle traite l'interaction électron-matière, en particulier la technique cathodoluminescence (CL) et le courant induit par un faisceau d'electrons (EBIC). La procédure de calcul utilisé dans cette modélisation prend en compte la marche aléatoire des électrons dans la matière et l'influence des paramètres du faisceau électronique (courant de faisceau Ip, l'énergie d'accélération E0 et la durée de bombardement t). Pour décrire les collisions des électrons avec la matière, la modélisation de la diffusion élastique étant basée sur la section efficace écrantée modifiée de Rutherford. Le problème principal traité dans ce travail est l'échauffement du matériau GaN pendant le bombardement par le faisceau électronique incident qui se traduit par une augmentation de température locale (?T). Cette température pourrait augmenter en raison du transfert d'énergie dans une collision inélastique des électrons entrants avec des électrons atomiques dans le matériau solide (GaN). L'influence de ?T sur l'intensité d'ICL (CL) et d'ICC (EBIC) est aussi étudiée. Les résultats de calcul montrent que ?T prend des valeurs maximales à la surface, puis elle diminue (exponentiellement) en fonction de la profondeur. Les valeurs de ?T dépendent des paramètres du faisceau (Ip et E0 et t). ?T augmente avec l'augmentation du nombre d'électrons surtout dans les puits (GaN) dans le cas des hétérostructures AlN/GaN/AlN. Par contre, elle diminué avec l'augmentation de E0. Concernant les signaux d'ICL et d'ICC, il n'y a aucune influence dans le cas de faible injection (faible Ip). Mais pour des valeurs fortes de courant Ip et de la durée de bombardement t, les intensités d'ICL et d'ICC diminuent lorsque ?T augmente, en particulier, pour les faibles valeurs d'E0. Ces résultats obtenus par le simple modèle proposé sont comparés à ceux de résultats expérimentaux dans la littérature, et à d'autres résultats théoriques disponibles dans la littérature aussi. Ils sont en bon accord, ce qui nous a permis de constater que malgré la simplicité du modèle numérique, il est capable de bien caractériser les matériaux nanostructurées à puits quantiques, et même déterminer les paramètres responsables à la résolution de l'image CL et d'EBIC. The interest of the nitrides of III-V semiconductors (InN, GaN), such as gallium nitrides (GaN) and its alloys, for example, lies in their many applications in the field of optoelectronics: diodes, sensor and solar cells. The GaN alloys have an adjustable direct gap hence their use in the optoelectronic field. Much research is being done to find materials that meet the growing demands of the microelectronics industry. And since temperature is involved in materials in semiconductor-based components (such as GaN), this translates into an evolution of their physical properties that reduce the performance of these components. Thus, recent advances in electron microscopy have led to a better understanding of the structural, electronic and optical properties of matter at scales of nanometric and sub-nanometric length. This includes the detailed characterization of nanostructures. For example, the scanning electron microscope (SEM) recently made it possible to observe at the nanoscale the structural changes induced by the electron beam. Unsurprisingly, this may induce changes in the material being studied (heating), an observation that has been used successfully as a manufacturing tool in selected cases, such as in electron beam lithography. In this work, we have developed a numerical model to study a GaN semiconductor using the Monte Carlo method. This model deals with the electron-matter interaction, in particular the cathodoluminescence (CL) technique and the electron beam induced current (EBIC). The calculation procedure used in this modeling takes into account the random walk of the electrons in the material and the influence of the parameters of the electron beam (beam current Ip, the acceleration energy E0 and the duration of bombardment t). To describe the electron collisions with matter, the modeling of elastic scattering based on Rutherford's modified screened cross section. The main problem dealt with in this work is the heating of the GaN material during bombardment by the incident electron beam which results in a local temperature increase (?T). This temperature could increase due to the energy transfer in an inelastic collision of incoming electrons with atomic electrons in the solid material (GaN). The influence of ?T on the intensity of ICL (CL) and ICC (EBIC) is also studied. Calculation results show that ?T takes maximum values at the surface and then decreases (exponentially) as a function of depth. The values of ?T depend on the beam parameters (Ip and E0 and t). ?T increases with the increase in the number of electrons, especially in the wells (GaN) in the case of AlN/GaN/AlN heterostructures. On the other hand, it decreased with the increase of E0. Regarding the ICL and ICC signals, there is no influence in the case of low injection (low Ip). But for high values of current Ip and duration of bombardment t, the intensities of ICL and ICC decreases when ?T increases, in particular, for the low values of E0. These results obtained by the simple proposed model are compared with those of experimental results in the literature, and with other theoretical results available in the literature as well. They are in good agreement, which allowed us to see that despite the simplicity of the numerical model, it is able to properly characterize nanostructured quantum well materials, and even determine the parameters responsible for the resolution of the CL image and EBIC. 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