Ellipsometrie sous excitation impulsionnelle appliquee a l'analyse d'effets photothermiques a la surface d'echantillons semiconducteurs

Photothermal surface effects on semiconductor samples analysed by applied ellipsometry under pulsed excitation

• Auteur / Autrice : EL HOUSSAINE EL RHALEB
• Direction : Danièle Fournier
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique
• Date : Soutenance en 1995
• Etablissement(s) : Paris 6

Résumé

Nous avons utilise une methode experimentale utilisant l'ellipsometrie pour la detection et l'analyse des phenomenes dynamiques induits dans les materiaux par une excitation lumineuse impulsionnelle. Le changement des proprietes physiques de l'echantillon (indice complexe et epaisseur pour les structures multicouches) par l'absorption de l'energie incidente excitatrice, induit des variations du signal ellipsometrique conventionnel. La technique est sensible a des variations des parametres ellipsometriques tan(psi) et cos(delta) de l'ordre de 10#-#5. Pour confirmer les potentialites de la technique, nous l'avons appliquee a l'analyse quantitative du comportement de trois types d'echantillons semiconducteurs impliquant des effets photoinduits differents: des echantillons massifs, l'un de germanium, l'autre de silicium, recouverts d'une couche d'oxyde natif, et des revetements de polymeres deposes sur silicium. Dans le cas du germanium, nous avons pu a partir des variations dtan(psi) et dcos(delta) experimentales mesurees deduire l'evolution temporelle des indices n et k, et ainsi atteindre la variation absolue de la temperature de surface de l'echantillon consecutive a l'absorption de l'impulsion. Pour l'echantillon de silicium, nous avons mis en evidence conjointement a l'effet thermique, la presence durant l'impulsion d'un effet optique lie aux porteurs photocrees. Enfin nous avons applique la technique pour l'analyse des processus de diffusion de la chaleur dans des revetements de polymeres deposes sur substrat de silicium. Par modelisation optique des effets induits nous avons montre que les mesures d'ellipsometrie sous excitation impulsionnelle permettent de distinguer la diffusion au sein d'un film d'epaisseur micronique, de la variation de temperature de surface de substrat