COMPARAISON DES EFFETS D'IRRADIATION DANS DU SILICIUM DE HAUTE RESISTIVITE UTILISE DANS LA FABRICATION DE DETECTEURS A SEMI-CONDUCTEURS PDF Download
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L'IRRADIATION D'UN SUBSTRAT DE SILICIUM DE TRES HAUTE RESISTIVITE PAR DES PARTICULES RAPIDES PROVOQUE DES DOMMAGES. LA COMPREHENSION DES PROCESSUS MICROSCOPIQUES DE FORMATION DE DEFAUTS PERMET D'ABORDER L'ETUDE DU COMPORTEMENT DES DETECTEURS, FABRIQUES A PARTIR DE CE SUBSTRAT, QUI SERONT UTILISES DANS LES ACCELERATEURS DE LA NOUVELLE GENERATION (LHC, SSC). L'IRRADIATION SYSTEMATIQUE DE SILICIUM DE TRES HAUTE RESISTIVITE ET DE DETECTEURS AVEC DES IONS LOURDS DU GANIL, DES NEUTRONS RAPIDES ET DES ELECTRONS ENERGETIQUES NOUS A PERMIS DE METTRE EN EVIDENCE D'IMPORTANTS CHANGEMENTS DES PROPRIETES DU MATERIAU APRES UNE FORTE DOSE D'IRRADIATION. LES MESURES D'EFFET HALL SUR LE SUBSTRAT IRRADIE MONTRENT QU'AU DELA D'UNE CERTAINE FLUENCE CRITIQUE, QUI DEPEND DU TYPE DE PROJECTILE, LE SILICIUM SE STABILISE DANS UN ETAT QUASI-INTRINSEQUE, DONT LES CARACTERISTIQUES NE DEPENDENT PAS DU PROJECTILE UTILISE. CET ETAT EST DU A UNE COMPENSATION DU MATERIAU DE DEPART PAR DES CONCENTRATIONS IMPORTANTES DE CENTRES PROFONDS. CES CENTRES ONT PU ETRE IDENTIFIES PAR DLTS ET PHOTOLUMINESCENCE : IL S'AGIT DE DEFAUTS COMPLEXES LIES A LA LACUNE (LACUNE-OXYGENE, LACUNE-PHOSPHORE, BILACUNE, ....). LE CHANGEMENT DES PROPRIETES DU SUBSTRAT PROVOQUE UNE MODIFICATION DES PROPRIETES DES DISPOSITIFS ELECTRONIQUES IRRADIES COMME LE MONTRENT LEURS CARACTERISTIQUES COURANT-TENSION ET CAPACITE-TENSION.
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L'IRRADIATION D'UN SUBSTRAT DE SILICIUM DE TRES HAUTE RESISTIVITE PAR DES PARTICULES RAPIDES PROVOQUE DES DOMMAGES. LA COMPREHENSION DES PROCESSUS MICROSCOPIQUES DE FORMATION DE DEFAUTS PERMET D'ABORDER L'ETUDE DU COMPORTEMENT DES DETECTEURS, FABRIQUES A PARTIR DE CE SUBSTRAT, QUI SERONT UTILISES DANS LES ACCELERATEURS DE LA NOUVELLE GENERATION (LHC, SSC). L'IRRADIATION SYSTEMATIQUE DE SILICIUM DE TRES HAUTE RESISTIVITE ET DE DETECTEURS AVEC DES IONS LOURDS DU GANIL, DES NEUTRONS RAPIDES ET DES ELECTRONS ENERGETIQUES NOUS A PERMIS DE METTRE EN EVIDENCE D'IMPORTANTS CHANGEMENTS DES PROPRIETES DU MATERIAU APRES UNE FORTE DOSE D'IRRADIATION. LES MESURES D'EFFET HALL SUR LE SUBSTRAT IRRADIE MONTRENT QU'AU DELA D'UNE CERTAINE FLUENCE CRITIQUE, QUI DEPEND DU TYPE DE PROJECTILE, LE SILICIUM SE STABILISE DANS UN ETAT QUASI-INTRINSEQUE, DONT LES CARACTERISTIQUES NE DEPENDENT PAS DU PROJECTILE UTILISE. CET ETAT EST DU A UNE COMPENSATION DU MATERIAU DE DEPART PAR DES CONCENTRATIONS IMPORTANTES DE CENTRES PROFONDS. CES CENTRES ONT PU ETRE IDENTIFIES PAR DLTS ET PHOTOLUMINESCENCE : IL S'AGIT DE DEFAUTS COMPLEXES LIES A LA LACUNE (LACUNE-OXYGENE, LACUNE-PHOSPHORE, BILACUNE, ....). LE CHANGEMENT DES PROPRIETES DU SUBSTRAT PROVOQUE UNE MODIFICATION DES PROPRIETES DES DISPOSITIFS ELECTRONIQUES IRRADIES COMME LE MONTRENT LEURS CARACTERISTIQUES COURANT-TENSION ET CAPACITE-TENSION.
Author: Alban Colder Publisher: ISBN: Category : Languages : fr Pages : 216
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Nous avons étudié le comportement des sepi-conducteurs germanium, silicium et arséniure de gallium irradiés par divers projectiles (ions lourds, protons, électrons et agrégats C60). Grâce à des mesures électriques de spectroscopie transitoire des niveaux profonds (DLTS) et d'effet Hall, nous avons pu préciser, à faibles doses, la nature des défauts présents dans le germanium après irradiation à température ambiante. Nous avons déterminé, pour différents projectiles, les cinétiques de création de ces défauts. Les mesures électriques à plus fortes doses ont permis de mettre en évidence la présence d'un défaut spécifique multilacunaire créé uniquement après irradiation par des ions lourds (ou des protons). De plus, des mesures de spectroscopie par annihilation de positons (PAS) montrent que la taille de ce défaut spécifique augmente avec la fluence. L'endommagement correspondant a également été quantifié par des mesures de rétrodiffusion Rutherford en canalisation (RBS-C). En première approximation, les taux de création de défauts obtenus sont normalisés par les collisions nucléaires. Cette normalisation se retrouve dans l'évolution de l'inverse du gain de transistors bipolaires à base de silicium. Cependant, une étude plus fine met en évidence une perte d'efficacité de création de défauts à des valeurs intermédiaires de perte d'énergie électronique Se, puis au contraire une augmentation pour des plus fortes valeurs de Se. Dans les trois semi-conducteurs, nous avons observé la création de traces après irradiation par des agrégats C60. Celles-ci se présentent sous la forme de cylindres amorphes que nous avons caractérisés en microscopie électronique à transmission et à haute résolution. Elles sont dûes aux très fortes valeurs de densité d'énergie électronique que peuvent déposer les agrégats en raison de leur faible vitesse.
Author: A.A. Lebedev Publisher: Materials Research Forum LLC ISBN: 1945291117 Category : Technology & Engineering Languages : en Pages : 172
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The book reviews the most interesting research concerning the radiation defects formed in 6H-, 4H-, and 3C-SiC under irradiation with electrons, neutrons, and some kinds of ions. The electrical parameters that make SiC a promising material for applications in modern electronics are discussed in detail. Specific features of the crystal structure of SiC are considered. It is shown that, when wide-bandgap semiconductors are studied, it is necessary to take into account the temperature dependence of the carrier removal rate, which is a standard parameter for determining the radiation hardness of semiconductors. The carrier removal rate values obtained by irradiation of various SiC polytypes with n- and p-type conductivity are analyzed in relation to the type and energy of the irradiating particles. The influence exerted by the energy of charged particles on how radiation defects are formed and conductivity is compensated in semiconductors under irradiation is analyzed. Furthermore, the possibility to produce controlled transformation of silicon carbide polytype is considered. The involvement of radiation defects in radiative and nonradiative recombination processes in SiC is analyzed. Data are also presented regarding the degradation of particular SiC electronic devices under the influence of radiation and a conclusion is made regarding the radiation resistance of SiC. Lastly, the radiation hardness of devices based on silicon and silicon carbide are compared.
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Depuis la découverte de la magnétorésistance (MR) géante en 1988 par le groupe d'Albert Fert (prix Nobel de physique en 2007), le domaine de l'électronique de spin a connu un essor sans précédent, justifié par toutes les applications qu'elle permet d'envisager en électronique.Depuis une vingtaine d'années, il est question d'utiliser le degré de liberté de spin directement dans les matériaux semi-conducteurs avec le gros avantage par rapport aux métaux de pouvoir manipuler électriquement le spin des porteurs. L'électronique de spin dans les matériaux semi-conducteurs utilise pour coder l'information non seulement la charge des porteurs (électrons et trous), mais aussi leur spin. En associant charge et spin, on ajoute de nouvelles fonctionnalités aux dispositifs de micro-électronique traditionnels.Le premier challenge consiste à contrôler l'injection et la détection d'une population de porteurs polarisés en spin dans les semi-conducteurs traditionnels (Si, Ge).Pour cela, nous avons étudié des dispositifs hybrides de type MIS: Métal ferromagnétique/Isolant/Semi-conducteur qui nous permettent d'injecter et de détecter électriquement un courant de spin. La première partie de cette thèse concerne les dispositifs à 3 terminaux sur différents substrats qui utilisent une unique électrode ferromagnétique pour injecter et détecter par effet Hanle l'accumulation de spin dans les semi-conducteurs. Une amplification des signaux de spin extraits expérimentalement par rapport aux valeurs théoriques du modèle diffusif est à l'origine d'une controverse importante. Nous avons alors démontré que l'origine du signal de MR ou de l'amplification ne peut être expliquée par la présence de défauts dans la barrière tunnel. A l'inverse, nous prouvons la présence d'états d'interface qui peuvent expliquer l'amplification du signal de spin. De plus, la réduction de la densité d'états d'interface par une préparation de surface montre des changements significatifs comme la diminution du signal de spin.La deuxième partie de ces travaux concerne la transition vers les vannes de spin latérales sur semi-conducteurs. Dans ces dispositifs utilisant deux électrodes FM, le découplage entre l'injection et la détection de spin permet de s'affranchir des effets de magnétorésistance parasites car seul un pur courant de spin est détecté dans le semi-conducteur. Par une croissance d'une jonction tunnel ferromagnétique épitaxiée, nous avons démontré l'injection de spin dans des substrats de silicium et germanium sur isolant. En particulier nous observons un fort signal de spin jusqu'à température ambiante dans le germanium.Finalement, les prémices de la manipulation de spin par l'étude du couplage spin-orbite ont été étudiées dans les substrats d'arséniure de gallium et de germanium. En effet, nous avons induit par effet Hall de spin (une conséquence du couplage spin-orbite) une accumulation de spin qui a été sondée en utilisant la spectroscopie de muon. On démontre alors, à basse température, la présence de l'accumulation grâce au couplage entre les spins électroniques accumulés et les noyaux de l'arséniure de gallium.
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CE TRAVAIL A ETE CONSACRE A LA MISE AU POINT ET A LA CARACTERISATION DES CONDITIONS EXPERIMENTALES NECESSAIRES A LA FABRICATION DE DETECTEURS DE RAYONNEMENTS NUCLEAIRES EN TECHNOLOGIE PLANAR. APRES UNE PREMIERE PARTIE QUI PRESENTE LES DETECTEURS SILICIUM LES PLUS COURANTS, LE PHENOMENE DE GENERATION-RECOMBINAISON DANS LE MATERIAU EST ABORDE DANS LE SECOND CHAPITRE A PARTIR DES MODELES DE SHOCKLEY-READ-HALL (VOLUME) ET GROVE-FITZGERALD (SURFACE). DANS LE TROISIEME CHAPITRE, LES MESURES DE DUREE DE VIE ET DE VITESSE SURFACIQUE, REALISEES EN REGIME DE RECOMBINAISON, SONT DECRITES. LA TECHNIQUE EMPLOYEE REPOSE SUR L'ETUDE DE LA DECROISSANCE DE LA PHOTOCONDUCTIVITE ET S'APPUIE SUR UNE PREPARATION CHIMIQUE DE LA SURFACE. CETTE METHODE A ETE UTILISEE POUR OPTIMISER LES DIFFERENTES ETAPES DE LA FABRICATION DES DETECTEURS, TELLES QUE L'OXYDATION, L'IMPLANTATION ET L'EVAPORATION SOUS VIDE. L'EFFET DES NEUTRONS RAPIDES SUR LE SILICIUM OXYDE A EGALEMENT ETE ETUDIE PAR CETTE TECHNIQUE. LE QUATRIEME CHAPITRE PRESENTE LA FABRICATION DE DIODES A SURFACE PASSIVEE ET DE DETECTEURS A PISTES. LEUR CARACTERISATION CONSISTE PRINCIPALEMENT EN DES MESURES DE COURANT D'OBSCURITE, QUI DEPEND DE LA DUREE DE VIE ET DE LA VITESSE SURFACIQUE EN REGIME DE GENERATION. LA DERNIERE PARTIE EST CONSACREE A LA CONFRONTATION DE L'ENSEMBLE DES RESULTATS OBTENUS ET PERMET NOTAMMENT DE COMPARER LE PHENOMENE DE RECOMBINAISON A CELUI DE GENERATION. UNE MODELISATION DU PROCESSUS GLOBAL EST ALORS PROPOSEE DANS LE VOLUME DU SILICIUM DE HAUTE RESISTIVITE: UN MODELE A UN NIVEAU DANS LA BANDE INTERDITE EST PRESENTE. SES LIMITATIONS CONDUISENT A L'INTRODUCTION D'UN SECOND MODELE, PLUS REALISTE, A DEUX NIVEAUX DANS LA BANDE INTERDITE
Author: PAOLO.. MANCIACALLI
Author: PAOLO.. MANCIACALLI
Author: Alban Colder
Author: A.A. Lebedev
Author: Michel Sandon
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Author: Fabien Rortais
Author: Michel Sandon
Author: JEAN-CHARLES.. FONTAINE
Author: Klaus Becker