Caractérisation structurale et optique du silicium amorphe hydrogène et des oxydes de silicium photoluminescents élaborés par évaporation PDF Download
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Book Description
Ce travail concerne l'étude de couches minces de silicium amorphe hydrogène et d'oxyde de silicium préparées par évaporation sous vide. Ces matériaux sont respectivement élaborés par évaporation de silicium sous un flux d'ions hydrogène et par évaporation de poudre de SiO. La méthode de préparation du silicium amorphe hydrogène permet de contrôler de nombreux paramètres de dépôt. La température du substrat, l'énergie des ions hydrogène et la composition du plasma sont étudiées. La stabilité et la localisation de l'hydrogène sont respectivement étudiées par spectrométrie de désorption thermique et par spectrométrie d'absorption infrarouge. La température du substrat modifie considérablement la nature des liaisons silicium hydrogène et l'énergie des ions est un facteur important permettant de densifier la structure du matériau. Les matériaux obtenus sont photoconducteurs et la photoconductivité sous un éclairement prolongé est très stable dans le cas des matériaux ayant une structure dense dans laquelle l'hydrogène, lié sous forme de mono hydrides, est très stable. Les films d'oxyde de silicium présentent le phénomène de photoluminescence dans le domaine spectral visible. La caractérisation structurale et optique de ces matériaux est effectuée afin d'expliquer l'émission de photons. L’influence de la stœchiométrie et des recuits thermiques est étudiée. La spectrométrie d'absorption infrarouge ainsi que l'effet Raman permettent de mettre en évidence l'existence de grains de silicium dans une matrice d'oxyde de silicium. Les mesures optiques sont interprétées en considérant l'existence de deux phases distinctes. L’énergie des photons émis ainsi que celle du gap optique sont des fonctions décroissantes de la fraction volumique de silicium pur présent dans le matériau. Le modèle du confinement quantique des porteurs dans des grains de silicium amorphe ayant une dimension caractéristique égale à quelques dizaines d'angströms permet d'expliquer les résultats obtenus.
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Ce travail concerne l'étude de couches minces de silicium amorphe hydrogène et d'oxyde de silicium préparées par évaporation sous vide. Ces matériaux sont respectivement élaborés par évaporation de silicium sous un flux d'ions hydrogène et par évaporation de poudre de SiO. La méthode de préparation du silicium amorphe hydrogène permet de contrôler de nombreux paramètres de dépôt. La température du substrat, l'énergie des ions hydrogène et la composition du plasma sont étudiées. La stabilité et la localisation de l'hydrogène sont respectivement étudiées par spectrométrie de désorption thermique et par spectrométrie d'absorption infrarouge. La température du substrat modifie considérablement la nature des liaisons silicium hydrogène et l'énergie des ions est un facteur important permettant de densifier la structure du matériau. Les matériaux obtenus sont photoconducteurs et la photoconductivité sous un éclairement prolongé est très stable dans le cas des matériaux ayant une structure dense dans laquelle l'hydrogène, lié sous forme de mono hydrides, est très stable. Les films d'oxyde de silicium présentent le phénomène de photoluminescence dans le domaine spectral visible. La caractérisation structurale et optique de ces matériaux est effectuée afin d'expliquer l'émission de photons. L’influence de la stœchiométrie et des recuits thermiques est étudiée. La spectrométrie d'absorption infrarouge ainsi que l'effet Raman permettent de mettre en évidence l'existence de grains de silicium dans une matrice d'oxyde de silicium. Les mesures optiques sont interprétées en considérant l'existence de deux phases distinctes. L’énergie des photons émis ainsi que celle du gap optique sont des fonctions décroissantes de la fraction volumique de silicium pur présent dans le matériau. Le modèle du confinement quantique des porteurs dans des grains de silicium amorphe ayant une dimension caractéristique égale à quelques dizaines d'angströms permet d'expliquer les résultats obtenus.
Author: Jérôme Perrin (auteur d'une thèse de physique).) Publisher: ISBN: Category : Languages : fr Pages : 149
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METHODE EXPERIMENTALE POUR OBTENIR LES CONSTANTES OPTIQUES ET LA BANDE INTERDITE A PARTIR DES SPECTRES DE TRANSMISSION DES ECHANTILLONS. CORRELATION ENTRE AVEC PARAMETRES OPTIQUES, LES CONDITIONS DE PREPARATION DES DEPOTS ET LEURS CONTENUS EN HYDROGENE. INTERPRETATION A PARTIR DE TRAVAUX RECENTS SUR L'ANALYSE DES LIAISONS HYDROGENE-SILICIUM PAR SPECTROPHOTOMETRIE IR
Author: François Boulitrop Publisher: ISBN: Category : Languages : fr Pages : 183
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ETUDE DE LA STRUCTURE ELECTRONIQUE DE A-SI:H PAR RPE, PHOTOLUMINESCENCE ET DOUBLE RESONANCE OPTIQUE HERTZIENNE. PROPOSITION D'UN MODELE D'ETATS RADIATIFS DE QUEUES DE BANDE. ESTIMATION DES PROFONDEURS DES QUEUES DE BANDES DE VALENCE ET DE CONDUCTION. ESTIMATION DE LA DUREE DE VIE DES PORTEURS PHOTOEXCITES ET DE LEUR LONGUEUR DE DIFFUSION
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Ce travail de thèse est dédié à l'étude des transitions radiatives dans les matériaux de nitrure et d'oxyde de silicium dopés aux ions de terres rares (Er3+, Nd3+). La caractérisation optique des films minces élaborés par évaporation thermique est basée sur la spectroscopie de photoluminescence. Les études menées s'inscrivent dans la recherche de processus d'excitation indirecte des ions Er3+ et Nd3+ dans des matrices à base de silicium. Dans les nitrures et oxynitrures de silicium, un processus de transfert d'énergie permettant l'excitation indirecte des ions Er3+ est mis en évidence. Pour les couches minces amorphes, le couplage est attribué à des états électroniques localisés dans la bande interdite de la matrice. Pour les films recuits à haute température, les nanocristaux de silicium (nc-Si) jouent un rôle majeur dans l'excitation indirecte de l'erbium. Dans les matrices d'oxyde de silicium, l'existence de processus d'excitations directe et indirecte des ions Nd3+ est démontrée. Pour les films amorphes, l'excitation indirecte du Nd se fait via des états électroniques localisés dans la bande interdite de la matrice. Pour les films recuits au-delà de 1000 °C, les nc-Si jouent le rôle de sensibilisateurs pour les ions Nd3+. Les résultats suggèrent que l'excitation indirecte des ions Nd3+ grâce aux états localisés dans la bande interdite de la matrice pourrait être plus efficace que l'excitation via les nc-Si.
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Ce mémoire est consacré à l'étude des liaisons Si-H dans le silicium amorphe hydrogéné et le silicium poreux à l'aide de la spectrométrie de désorption thermique (TDS) et de la spectrométrie d'absorption infrarouge. Le silicium amorphe est préparé par évaporation réactive en présence d'un plasma ECR d'hydrogène. Pour des températures de substrat Ts inferieures à 120°C, les couches amorphes sont poreuses et incorporent une quantité importante d'oxygène. La structure de ces couches devient plus dense à mesure que la température de substrat augmente: pour Ts égal à 360°C, la contamination par l'oxygène est éliminée et l'hydrogène est lié aux atomes de Si dans les seuls groupesSiH. Un phénomène de densification apparaît également dans des couches préparées en présence d'ions deutérium accélérés par une DDP de 235V. Le silicium poreux est préparé par trempage chimique dans une solution de type NaNO2/HF. L'analyse TDS de ce matériau montre que la désorption de SiH3 et SiF3, avant celle de H2, permet d'expliquer pourquoi la photoluminescence se dégrade aux faibles températures de recuit. Une étude du vieillissement à l'air de ces couches montre une augmentation de l'intensité du signal de photoluminescence en raison d'une meilleure passivation des liaisons pendantes en surface par O2 et H2O.
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ETUDE DES PROPRIETES DE COUCHES DE QUELQUES MICRONS DEPOSES SUR DIFFERENTS SUPPORTS. LE MATERIAU CONTIENT 6% AT. DE CL LIE ET 6 A 9% D'HYDROGENE LIE. LA BANDE INTERDITE OPTIQUE EST DE 1,8 EV. ATTRIBUTION DE DIVERS MODES A DES DEFAUTS COMPLEXES PAR TRANSMISSION DANS L'IR. CONDUCTIVITE A L'OBSCURITE: INTERPRETATION PAR UN MECANISME DE SAUT ENTRE, ETATS LOCALISES DANS LA BANDE INTERDITE ENTRE 280 ET 340 K; PAR ETATS ETENDUS ENTRE 265 ET 280 K; PAR SAUT A PORTEE VARIABLE DANS LA QUEUE DE BANDE DE CONDUCTION, EN DESSOUS DE 265**(O)K. LA QUALITE ELECTRONIQUE DU MATERIAU S'AMELIORE LORSQUE LA PUISSANCE RF DELIVREE DU PLASMA LORS DE LA PREPARATION PAR DECHARGE LUMINESCENTE AUGMENTE
Author: Hervé Rinnert
Author: Hervé Rinnert
Author: Jérôme Perrin (auteur d'une thèse de physique).)
Author: François Boulitrop
Author: Émilie Steveler
Author: Janik Zikovsky
Author: Denis Erni
Author: Nasreddine Hadj Zoubir
Author: Shawqui Al-Dallal
Author: Evelyne Sauvain
Author: Adnan Mini