Contribution à l'étude de la structure électronique du silicium amorphe pur et du silicium amorphe hydrogène

Contribution to the study of the electronic structure of pure amorphous silicon and hydrogenated amorphous silicon

• Auteur / Autrice : N'Guessan Raymond Kre
• Direction : Claude Sébenne
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique
• Date : Soutenance en 1993
• Etablissement(s) : Paris 6

Mots clés

Mots clés contrôlés

Silane

Couches minces

Matériaux amorphes

Silicium

Mots clés libres

Étude expérimentale

Structure électronique

Système désordonné

Spectre absorption

Rpe

Spectre IR

Spectrométrie photothermique

Densité niveau énergie

Bande interdite

Liaison disponible

Densité spin

Couche mince

État amorphe

Silicium

Résumé

Ce travail porte sur l'étude expérimentale de l'influence du désordre structural sur la densité d'états électroniques dans la bande interdite du silicium amorphe pur (a-Si) et du silicium amorphe hydrogène (aSi:H). Pour cela, le coefficient d'absorption a été déduit de mesures de transmission optique et de la spectroscopie de déflexion photothermique (PDS). En outre, des mesures de résonance paramagnétique électronique (RPE) et de spectroscopie infrarouge ont été également utilisées. Les films de ASI ont été obtenus par évaporation en ultra-vide sur substrat de quartz à la température ambiante; on a fait varier le désordre de ces films par recuit. Pour les films de sSi:H, une cellule à plasma RF a permis de faire varier la concentration d'hydrogène, donc le désordre des films. Pour les films de a-Ssi, on a obtenu une distribution de la densité d'états en considérant différentes approximations tant sur le modèle de la densité d'états que sur la dépendance en énergie des éléments de matrice. On trouve que le gap optique et la densité de spins (liaisons pendantes) varient relativement peu avec le désordre par rapport aux films de a-Si:H. On trouve également que la position en énergie des états paramagnétiques est d'environ 0,9 eV par rapport au bas de la bande de conduction. Pour les films de a-Si:H, on a obtenu des résultats qui sont très proches de ceux des films préparés par décomposition du silane. On a également obtenu une bonne corrélation entre la densité de spins et l'absorption à basse énergie. La forte variation relative du gap optique avec le désordre structural, comparée à celle de a-Si, permet de suggérer que la variation du gap n'est pas seulement due à un effet du désordre mais également à un effet d'alliage du silicium avec l'hydrogène. La densité de spins dans les meilleurs films obtenus sans recuits (10#1#7 spins cm##3) n'est pas très éloignée de celle des meilleurs films recuits obtenus par décomposition du silane (10#1#6 spins cm##3).