Thèse soutenue

Étude des propriétés optiques de nanoparticules de semiconducteurs : application de l'ellipsométrie aux silicium et germanium nanostructurés

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Auteur / Autrice : Mohammed Mansour
Direction : Luc Johann
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Physique de la matière et des matériaux
Date : Soutenance en 2006
Etablissement(s) : Metz
Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : LPMD - Laboratoire de Physique des Milieux Denses - EA 3469

Résumé

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Le silicium et le germanium sont les deux matériaux semiconducteurs les plus étudiés par le monde scientifique. L’intérêt pour ces matériaux provient de leurs propriétés optiques et électroniques et de leur potentiel d’application en nanotechnologie. En effet, l��intense photoluminescence dans le visible observée sur des nanocristaux de silicium et de germanium ouvre des perspectives d’application en optoe��lectronique mais également en nanoélectrique où leur capacités à stocker et restituer des charges est très prometteuse. Cependant, les mécanismes physiques responsables de ces nouvelles propriétés optiques et électroniques sont en cours de développement. Dans ce contexte, ce travail de thèse s’inscrit dans le cadre de l’étude des propriétés optiques des nanocristaux de silicium nc-Si et de germanium nc-Ge par une technique optique non destructive, l’ellipsométrie spectroscopique. Ces nanocristaux, élaborés à l’Institut d’Électronique du Solide et des Systèmes (InESS) à Strasbourg, sont obtenus par implantation ionique et un recuit à haute température. L’objectif de notre étude est de comprendre leur comportement optique à travers la détermination de leur fonction diélectrique complexe dans une large gamme spectrale UV-Visible, les transitions optiques à hautes énergies (Singularités de Van Hove) dans toute la zone de Brillouin ainsi que leur énergie de gap. Nous avons étudié également l’influence des conditions d’élaboration et en particulier la température d’implantation sur les propriétés optiques et structurales des nanocristaux. Des modèles physiques adaptés à chaque échantillon ont été mis au point afin d’extraire la réponse optique de ces nanomatériaux. Les résultats obtenus sont discutés dans le cadre des modèles théoriques basés sur le confinement quantique présentés dans la littérature.