Auteur / Autrice : | Zabardjade Said-Bacar |
Direction : | Abdelilah Slaoui, Eric Fogarassy |
Type : | Thèse de doctorat |
Discipline(s) : | Physique |
Date : | Soutenance le 13/02/2012 |
Etablissement(s) : | Paris 11 |
Ecole(s) doctorale(s) : | Ecole doctorale Modélisation et Instrumentation en Physique, Energie, Géosciences et Environnement (Orsay, Essonne ; 2010-2015) |
Partenaire(s) de recherche : | Institut : Institut d’électronique du solide et des systèmes (Strasbourg) |
Jury : | Président / Présidente : Dominique Debarre |
Examinateurs / Examinatrices : Abdelilah Slaoui, Eric Fogarassy, Dominique Debarre, Eric Millon, Jacques Perrière, Joël Fontaine, Yann Leroy | |
Rapporteurs / Rapporteuses : Eric Millon, Jacques Perrière |
Mots clés
Résumé
L’objectif de ce travail de thèse est l’élaboration du silicium polycristallin en phase liquide, sur substrat de verre borosilicate, en utilisant l’irradiation par laser continu de forte puissance d’un film de silicium amorphe. Des simulations numériques modélisant l’interaction laser-silicium amorphe ont été effectuées grâce à un modèle que nous avons développé sur l’outil COMSOL. Nous avons ainsi pu suivre l’évolution des transferts thermiques dans les différentes structures Si/verre irradiées par laser et ainsi pu évaluer l’impact des paramètres expérimentaux tels que la vitesse de balayage, la puissance du laser, la température du substrat sur les seuils de transition de phase du Si amorphe (fusion, cristallisation, évaporation). Ces résultats de simulation ont été confrontés à des données réelles obtenues en réalisant différentes expériences d’irradiation de films Si amorphe. Les résultats de cette comparaison ont été largement discutés. Dans une deuxième partie, nous avons étudié les propriétés structurales et morphologiques de films Si polycristallin obtenus par l’irradiation laser de films Si amorphe. En particulier, nous avons mis en évidence les effets de la présence d’impuretés tels que l’hydrogène ou l’argon présent dans les couches Si amorphe préalablement au traitement laser. Nous avons également montré que la croissance des cristaux silicium s’opère par épitaxie à partir d’un effet de gradient thermique latéral et longitudinal, produit respectivement par le profil énergétique du faisceau laser et la diffusion thermique par conduction, et par convection thermique dans la direction de balayage. L’optimisation des conditions opératoires nous a permis de réaliser des films Si polycristallin à larges grains, jusqu’à plusieurs centaines de µm de long sur plusieurs dizaines de µm de large. Ces structures sont très intéressantes pour des applications en électronique et en photovoltaïque.