Thèse soutenue

Croissance de silicium dopé par épitaxie à basse température par RF-PECVD pour applications photovoltaïques
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Auteur / Autrice : Marta Chrostowski
Direction : Pere Roca i Cabarrocas
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Physique
Date : Soutenance le 09/06/2020
Etablissement(s) : Institut polytechnique de Paris
Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale de l'Institut polytechnique de Paris
Partenaire(s) de recherche : établissement opérateur d'inscription : École polytechnique (Palaiseau, Essonne ; 1795-....)
Laboratoire : Laboratoire de physique des interfaces et des couches minces (Palaiseau, Essonne)
Jury : Président / Présidente : François Ozanam
Examinateurs / Examinatrices : Pere Roca i Cabarrocas, Sébastien Dubois, Erwann Fourmond, María Recaman-Payo, Alan Ristow
Rapporteurs / Rapporteuses : Sébastien Dubois, Erwann Fourmond

Mots clés

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Résumé

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Cette thèse a pour objectif l’évaluation de l’épitaxie de silicium à basse température (< 200°C) par RF-PECVD, en tant qu’alternative à la diffusion pour la formation de l’émetteur d’une cellule solaire à base de silicium cristallin (c-Si). La croissance par épitaxie de couches intrinsèques, de type n et de type p sur des substrats de c-Si (100) a été confirmée par ellipsométrie. Étonnamment, les couches dopées de silicium epitaxié (epi-Si) présentent un paramètre de maille hors du plan supérieur à celui du substrat, et sont totalement contraintes. Des concentrations en bore et phosphore de 3 et 3,5.1019 at/cm3, respectivement, ont été obtenues d’après des mesures SIMS. Cependant, lors de la croissance des couches, des complexes B-H sont formés et un recuit est nécessaire pour activer les atomes de bore. Après recuit, une efficacité de dopage de 60% est démontrée, avec une mobilité de l’ordre de 20 cm2/Vs. Nous mettons également en avant une corrélation entre l’évolution après recuit de la structure, des propriétés électriques et de la concentration en hydrogène. Finalement, des mesures DRX ont montré que l’énergie fournie par un recuit à 350°C induit une relaxation de la structure des couches epi-Si, et donc l’apparition de défauts, confirmée par TEM et mesures PL à basse température.