Précipitation et contrainte dans le silicium implanté par hydrogène PDF Download
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Book Description
Dans les instants qui suivent l'implantation d'ions hydrogène dans du silicium monocristallin à température ambiante, des défauts complexes se forment et une contrainte en compression apparaît dans les plans parallèles à la surface du wafer. L'évolution thermique de ce système au cours du recuit conduit à la co-précipitation d'atomes d'hydrogène et de lacunes de silicium sous la forme de cavités plates (platelets) localisées dans deux familles de plans. Ces platelets sont à l'origine d'un phénomène de fracture utilisé par l'industrie pour la fabrication de substrats SOI innovants et le mécanisme conduisant à leur formation doit être approfondi. Dans ce travail, nous avons tout d'abord décrit la formation, à température ambiante, des complexes résultants de la rencontre entre les défauts ponctuels initialement générés par l'implantation. Le modèle proposé dépend des concentrations et des diffusivités de ces défauts ponctuels ainsi que des énergies de formation des complexes considérés. Nous avons relié ces concentrations à la contrainte générée ainsi qu'à la déformation du cristal en résultant. Des mesures expérimentales de ces grandeurs nous ont permis de calibrer notre modèle et de proposer une explication quant à la réaction mécanique du silicium à l'implantation d'hydrogène. Nous avons ensuite calculé la variation de l'énergie libre de Gibbs du système consécutive à la nucléation d'un platelet. Dans un cristal non contraint, cette énergie ne dépend que de la famille de plans à laquelle appartient le platelet. Dans un système sous contrainte, nous montrons que cette énergie dépend également d'un terme décrivant le couplage entre cette contrainte et le champ de déformation généré par le platelet. Puisque ces énergies contrôlent les taux de nucléation respectifs des différents variants d'orientation des platelets, nous avons pu calibrer notre modèle à partir d'observations expérimentales par TEM des occurrences des différents variants, en fonction de l'amplitude et de la direction de la contrainte, c'est-à-dire en fonction de l'orientation des wafers et de la profondeur considérée. Les modèles proposés dans ce travail, bien qu'appliqués à l'implantation d'hydrogène dans le silicium, sont tout à fait génériques. Ils montrent comment contraintes et défauts interagissent en fin d'implantation et en tout début de recuit thermique. Ils devraient permettre d'optimiser le procédé industriel Smart Cut(tm) en imposant des conditions favorisant la formation de " platelets utiles " à la fracture, mais au-delà, de manipuler l'orientation de nano-précipités dans des matrices cristallines, ouvrant ainsi la voie à la fabrication contrôlée de nanostructures fonctionnelles.
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La motivation de cette thèse est la production innovante de germes ultra-minces de silicium cristallin. L'utilisation de tels germes dans un procédé de fabrication de cellules solaires permettrait une réduction importante de la consommation de silicium, qui compte déjà pour 60% du coût de production des panneaux solaires de première génération. Dans le cadre de cette thèse, une méthode pionnière de détachement de germes minces a été mise en oeuvre. Dans cette méthode, une contrainte induite mécaniquement est guidée par des défauts étendus induits par l'implantation d'hydrogène. Par cette méthode, le détachement de germes minces d'environ 710nm d'épaisseurs a été obtenu. Le but est ensuite d'utiliser ces germes pour faire croitre du silicium cristallin avec des épaisseurs variables à souhait, soit une technique kerf-free : sans pertes. Cette étude présente ainsi les étapes menant à la mise en oeuvre de ce procédé : en premier lieu, un état de l'art des méthodes de détachement de films ultra-minces existants est réalisé. Celui-ci nous a ainsi guidés vers l'implantation d'hydrogène en tant que méthode viable du guidage de la fracture. Par la suite, différents tentatives de détachement de germes ultra-minces ont été réalisés puis caractérisés, notamment par MEB, MET, AFM et DRX. Dans de bonnes conditions de collage et de croissance de défauts, le détachement de germes ultra-minces de silicium cristallin a été réalisé. Par la suite, la croissance et la cristallisation de couches de silicium amorphe a été réalisée sur les germes détachés. Pour finir, certaines couches détachées ont été utilisées pour la production de cellules solaires prototypes.
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L'objet de cette thèse est l'étude expérimentale de l'étape de fracture du procédé de transfert de couche mince Smart CutTM, basé sur l'implantation d'ions légers dans une matrice cristalline. Pour ce faire, plusieurs outils expérimentaux ont été réalisés : banc de quantification du gaz interfacial, de mesure de vitesse de rupture et d'observation par microscopie in-situ en température. L'implantation localisée d'hydrogène dans un substrat de silicium le fragilise, se traduisant par des modifications de ses propriétés mécaniques qui ont pu être quantifiées. Les microfissures qui se développent au sein de la zone implantée lors d'un recuit peuvent être modélisées dans le cadre de la théorie linéaire élastique de la fracture. L'évolution de leur population est due aux coalescences, et se traduit par une réduction de leur nombre simultanément à une augmentation de leur rayon moyen. Ce développement est permis par la précipitation sous forme gazeuse, dans ces cavités pressurisées, d'une part de l'hydrogène implanté. Leur alimentation s'opère par une collecte verticale de l'hydrogène matriciel, impliquant en fin de recuit un tiers de la dose totale. La cinétique de fissuration est de l'interface est pilotée à la fois par cette diffusion de l'hydrogène et par la croissance mécanique des fissures. En étape finale, le matériau se rompt au niveau de la zone fragilisée. Une fracture parcourt alors la totalité de l'interface, à une vitesse de plusieurs km/s qui a été mesurée en fonction de différents paramètres expérimentaux et modélisé. L'interaction de ce front de rupture avec les microfissures impacte l'état de surface du film ainsi transféré.
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La réduction des coûts de production des cellules photovoltaïques et l'augmentation de leur rendement de conversion présentent aujourd'hui un fort intérêt technologique et écologique pour répondre aux problèmes de changement climatique engendrés par les énergies fossiles (charbon, pétrole et gaz naturel). La motivation de cette thèse est l'étude des procédés innovants de production de couches ultra-minces de silicium monocristallin de plusieurs centaines de nanomètres à plusieurs dizaines de micromètres d'épaisseur, basés sur les contraintes thermiques et l'implantation d'hydrogène à basse énergie. Le détachement des couches ultra-minces de silicium se fait sans perte de matière première, permettant ainsi de réduire la consommation du silicium afin de produire des cellules photovoltaïques à bas-coûts.Dans ce travail, nous avons tout d'abord déterminé par modélisation analytique et numérique les contraintes permettant le détachement du silicium par contraintes induites « Controlled-Spalling » et prédit l'épaisseur détachée des couches minces de silicium. Les modèles proposés dépendent des paramètres thermiques et élastiques des matériaux utilisés et de chargement thermique appliqué. Un bon accord entre les résultats théoriques et expérimentaux a été obtenu. Nous avons ensuite étudié les paramètres optimaux conduisant au détachement des films de silicium, à savoir l'épaisseur et la nature du substrat contraignant ainsi que l'épaisseur de la colle. Par la suite, des essais de détachement du silicium par contraintes induites guidé par l'implantation d'hydrogène ont été réalisés. Des caractérisations expérimentales et des simulations FEM des contraintes thermiques induites dans le silicium implanté à différents stades de recuits ont été faites permettant de comprendre les mécanismes mis en jeu lors du détachement du silicium fragilisé. Ensuite, des mesures par différentes techniques (Spectroscopie Raman, Profilomètre optique, MEB, Microscope optique numérique) des contraintes résiduelles et de la rugosité des films détachés par le procédé « Controlled-Spalling » ont été réalisées pour explorer les pistes conduisant à l'amélioration de la qualité de ces films.
Author: Don Montague Publisher: Taylor & Francis ISBN: 9780419199106 Category : Architecture Languages : en Pages : 472
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This dual-language dictionary lists over 20,000 specialist terms in both French and English, covering architecture, building, engineering and property terms. It meets the needs of all building professionals working on projects overseas. It has been comprehensively researched and compiled to provide an invaluable reference source in an increasingly European marketplace.
Author: International Atomic Energy Agency Publisher: International Atomic Energy Agency ISBN: 9789201063205 Category : Technology & Engineering Languages : en Pages : 72
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This publication results from a technical meeting on phenomenology and technologies relevant to in-vessel melt retention (IVMR) and ex-vessel corium cooling (EVCC). The purpose of the publication is to capture the state of knowledge, at the time of that meeting, related to phenomenology and technologies as well as the challenges and pending issues relevant to IVMR and EVCC for water cooled reactors by summarizing the information provided by the meeting participants in a form useful to practitioners in Member States.
Author: Jacques Lafontaine Publisher: Springer ISBN: 3319207350 Category : Mathematics Languages : en Pages : 408
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This book is an introduction to differential manifolds. It gives solid preliminaries for more advanced topics: Riemannian manifolds, differential topology, Lie theory. It presupposes little background: the reader is only expected to master basic differential calculus, and a little point-set topology. The book covers the main topics of differential geometry: manifolds, tangent space, vector fields, differential forms, Lie groups, and a few more sophisticated topics such as de Rham cohomology, degree theory and the Gauss-Bonnet theorem for surfaces. Its ambition is to give solid foundations. In particular, the introduction of “abstract” notions such as manifolds or differential forms is motivated via questions and examples from mathematics or theoretical physics. More than 150 exercises, some of them easy and classical, some others more sophisticated, will help the beginner as well as the more expert reader. Solutions are provided for most of them. The book should be of interest to various readers: undergraduate and graduate students for a first contact to differential manifolds, mathematicians from other fields and physicists who wish to acquire some feeling about this beautiful theory. The original French text Introduction aux variétés différentielles has been a best-seller in its category in France for many years. Jacques Lafontaine was successively assistant Professor at Paris Diderot University and Professor at the University of Montpellier, where he is presently emeritus. His main research interests are Riemannian and pseudo-Riemannian geometry, including some aspects of mathematical relativity. Besides his personal research articles, he was involved in several textbooks and research monographs.
Author: P. M. Banks Publisher: Elsevier ISBN: 1483260666 Category : Science Languages : en Pages : 445
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Aeronomy, Part A is an attempt to make a comprehensive exposition of the processes in aeronomy, the study of composition, movement, and thermal balance of the upper regions of the planetary atmosphere. The text covers topics such as atmospheric regions and atmospheric density, the temperature and molecular mass of the atmosphere; the permanent constituents and the molecular and isotonic composition of the homosphere; and the transition from the homosphere to the heterosphere. Also covered are topics such as the temperature gradient and energies in the thermosphere, conditions at 200km and above 250km, solar radiation and ionization, and aeronomic reactions. The book is recommended for scientists, especially natural physicists, who would like to know more about the field of aeronomy and its advances.
Author: Sue Blattes Publisher: L'Editeur : EDP Sciences ISBN: 9782868835888 Category : English language Languages : fr Pages : 264
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Cet ouvrage, devenu célèbre sous son sigle MCSE, a déjà été utilisé par plus de 50 000 étudiants, chercheurs, professionnels. L'objectif est de lire et écrire des textes en anglais scientifique avec facilité et pertinence. L'ouvrage est conçu pour que l'apprenant devienne un véritable utilisateur de l'anglais. La méthode originale repose sur l'analyse des fonctions et structures nécessaires : measurement, frequency, comparison, modification, link words, time, cause and consequence, hypothesis, modality, purpose and process, impersonal forms, compound nouns and adjectives. Dans chaque unit, des tests d'auto-évaluation permettent de se situer et de construire son parcours de formation, d'abord en définissant ses objectifs à l'aide des key points et du lexis, puis, de façon plus personnalisée, en puisant dans les examples in context, checkpoints (back to basics, word web), web search, FAQs... MCSE est l'outil de base d'une méthode qui comprend aussi d'autres outils dans la même collection (Listening Comprehension for Scientiflc English et Speaking Skills in Scientitic English). L'ouvrage est destiné à tout apprenant de niveau baccalauréat qui désire acquérir une réelle compétence dans l'écriture et la lecture de textes en anglais scientifique.
Author: Food and Agriculture Organization of the United Nations Publisher: Food & Agriculture Org. ISBN: 9789251055212 Category : Technology & Engineering Languages : en Pages : 116
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Soils are affected by human activities, such as industrial, municipal and agriculture, that often result in soil degradation and loss. In order to prevent soil degradation and to rehabilitate the potentials of degraded soils, reliable soil data are the most important prerequisites for the design of appropriate land-use systems and soil management practices as well as for a better understanding of the environment. The availability of reliable information on soil morphology and other characteristics obtained through examination and description of the soil in the field is essential, and the use of a common language is of prime importance. These guidelines, based on the latest internationally accepted systems and classifications, provide a complete procedure for soil description and for collecting field data. To help beginners, some explanatory notes are included as well as keys based on simple test and observations.--Publisher's description.
Author: François-Xavier Darras
Author: Timothée Pingault
Author: Jean-Daniel Penot (physicien).)
Author: Najoua Zayyoun
Author: Don Montague
Author: International Atomic Energy Agency
Author: Jacques Lafontaine
Author: P. M. Banks
Author: Sue Blattes
Author: Camille Flammarion
Author: Food and Agriculture Organization of the United Nations