Couches minces nanostructurées de silicium et de carbure de silicium préparées par dépôts de petits agrégats : structures et propriétés électroniques

• Auteur / Autrice : Patrice Keghelian
• Direction : Patrice Mélinon
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences
• Date : Soutenance en 1998
• Etablissement(s) : Lyon 1
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Patrice Mélinon

Mots clés

Mots clés contrôlés

Structure cristalline (solides)

Microagrégats

Silicium -- Couches minces

Propriétés électroniques

Carbure de silicium

Résumé

La technique de depot d'agregats preformes en phase gazeuse de faible energie (technique lecbd) permet de produire des couches minces de materiaux nanostructures. Suite a la decouverte de l'effet memoire des agregats libres dans les films obtenus par depot d'agregats de carbone de type fullerene, une question s'est naturellement imposee : cet effet existe-t-il dans d'autres materiaux covalents et en particulier dans le silicium (candidat potentiel pour d'eventuelles applications en optoelectronique). Dans la gamme de tailles etudiee (inferieures a une centaine d'atomes), la structure des agregats de silicium en phase libre etant relativement bien connue (structure cage), nous nous sommes interesses aux consequences sur la structure electronique et vibrationnelle d'une caracteristique commune a tous ces agregats : la presence d'un grand nombre de pentagones. Pour se faire, nous avons caracterise deux phases cristallines du silicium : la phase diamant (qui ne possede que des cycles hexagonaux) et une phase appelee clathrate qui possede environ 87% de cycles pentagonaux. Le comportement de nos couches d'agregats de silicium etant intermediaire entre celui des deux phases cristallines de reference (phases diamant et clathrate), nous avons estime a environ 50% la proportion de cycles pentagonaux dans nos couches demontrant ainsi l'effet memoire de la phase libre des agregats de silicium deposes en couches minces. Ceci se traduit tout d'abord au niveau de la bande de valence par une fusion des bandes s et sp et ensuite, au niveau des proprietes, par un gap optique d'environ 1. 56 ev et une forte luminescence dans le rouge. Concernant les couches obtenues par depot d'agregats mixtes si 1 - xc x (x = 0. 5), nous avons montre qu'il existe une phase stoechiometrique (ou l'alternance si et c est respectee) qui presente un caractere amorphe, mais egalement une separation des especes (a l'ordre local), chacune de ces 3 phases etant en proportion equivalente.