Mécanismes de croissance épitaxiale en phase vapeur aux organo-métalliques de InP

(Reçu le 20 janvier 1992, révisé le 11 juin 1992, accepté le 7 septembre 1992)

Abstract
We have studied the mechanisms of epitaxial growth in a horizontal low pressure MOVPE reactor designed for the growth of binary, ternary and quaternary layers and heterostructures based on InP. The intermediate range of temperatures studied (550 °C-620 °C) allowed us to interpret the growth rate in terms of a transition between two precesses : adsorption/reaction of reactive species and mass transport of element III species. Our results indicate that the low pressure MOVPE growth of InP (using trimethylindium and phosphine) cannot be explained in terms of a homogeneous adduct as has been suggested in the literature. On the contrary our results suggest an Eley-Rideal type mechanism, based on the adsorption and reaction of In species, assisted by phosphorous containing molecules already present at the surface. We have measured certain threshold kinetic parameters which separate the mass transport controlled regime from that controlled by the kinetics of surface reactions. Our results show that at constant temperature the V-hydride partial pressure which limits these two regimes, , increases with the partial pressure of the element III species, while keeping constant the V/III ratio at (V/III) .

Résumé
Nous avons étudié les mécanismes de croissance épitaxiale dans un réacteur horizontal MOVPE, opérant à basse pression, qui a été conçu pour la croissance de couches binaires, ternaires et quaternaires à d'InP ainsi que de structures en couches minces utilisant ces matériaux. Cette étude a été faite dans la gamme des températures intermédiaires (550-620 °C), ce qui nous a permis d'interpréter les valeurs de la vitesse de croissance en terme de transition entre le processus cinétique d'adsorption/réactions des espèces réactives et le transport de masse des espèces III. Nos résultats indiquent que la croissance MOVPE d'InP à basse pression (en utilisant le triméthylindium et la phosphine) ne peut être expliquée par la formation en phase homogène d'un adduit comme cela a été suggéré dans la littérature. Par contre, ces résultats suggérent un mécanisme du type Eley-Rideal, basé sur l'adsorption et la réaction hétérogène des espèces gazeuses d'indium, assistée des molécules des espèces de phosphore qui sont déjà adsorbées à la surface. Nous avons mesuré quelques paramètres cinétiques qui délimitent les régimes de croissance contrôlés respectivement par la cinétique de réaction à la surface et le transport de masse. Nos résultats démontrent qu'à température constante, la pression partielle de l'espèce V séparant ces deux régimes de croissance, , augment avec la pression partielle de l'espèce III, en maintenant constante la valeur-seuil du rapport V/III, (V/III) .