Recherche Avancée

Thèse soutenue

Croissance, propriétés structurales et optiques du silicium polymorphe

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Auteur / Autrice : Anna Fontcuberta i Morral
Direction : Pere Roca i Cabarrocas
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Physique atomique et moléculaire
Date : Soutenance en 2001
Etablissement(s) : Palaiseau, Ecole polytechnique
Partenaire(s) de recherche : autre partenaire : Ecole polytechnique. Centre d'informatique (Palaiseau, Essonne)

Résumé

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Le travail présenté dans ce mémoire de thèse est destiné à la compréhension d'un nouveau matériau initialement mis en œuvre au LPICM: le silicium polymorphe (pm-Si). Le développement de ce matériau est lié aux études de la formation de poudres dans les plasmas de silane. Les poudres sont des particules qui peuvent atteindre quelques microns de taille, mais les précurseurs sont en général des entités de taille nanométrique (nano-particules), qui peuvent être cristallines ou amorphes. Le silicium polymorphe est déposée dans des conditions proches à la formation de poudres, ce qui devrait entraîner l'incorporation dans la couche de ces précurseurs nano-métriques. Depuis 1998 toute une série d'expériences montrent que le pm-Si:H a une excellente qualité électrique par rapport au silicium amorphe hydrogéné standard. C'est ceci qui a suscité l'intérêt aux études sur la structure et les conditions d'élaboration. Ce travail a été abordée dès trois points de vue différents: le plasma, la croissance et la structure. Plusieurs techniques ont du être développés à cause des particularités associées à cette étude. D'un côté, la Cavité Laser Résonante a permis de mesurer des concentrations de nano-particules dans laphase gaz de l'ordre de 10 puissance 8 -10 puissance 9 cm-3 dans des conditions de pm-Si:H. Des études in situ par Ellipsométrie Spectroscopique (SE) ont montré que la croissance du pm-Si:H se fait de manière homogène. En même temps, il a été nécessaire de développer le modèle du Tétraèdre pour comprendre la relation entre la fonction diélectrique du matériau obtenue par SE et sa structure. Enfin, des mesures en Microscopie Electronique à Transmission et Haute Résolution indiquent la présence de nano-cristallites dans une matrice amorphe. Des analyses sur la matrice amorphe indiquent une amélioration de l'ordre du pm-Si:H, corrélé avec l'amélioration des propriétés électroniques.