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Titre: Synthèse et caractérisation des couches minces de silicium nanocristallin préparées par pulverisation cathodique radiofrequence a effet magnetron : effet de la distance inter-électrodes.

Domaine: Sciences de la matière (SM)

Filière: Physique

Option: Propriétés optiques et électroniques des nouveaux matériaux organiques et inorganiques

Auteur: Memchout Sid Ahmed

Soutenu (e) le: 13/03/2017

Sous la direction de: Bouizem Yahya

Le président du jury : Sib Jamal Dine

Examinateur1: Driss Khodja Kouider

Examinateur2: Ghaminia Mostefa

Examinateur3: Belfedal Abdelkader

Examinateur4: Zanoun Abdelouahab

Mention: Très Honorable

Résumé:

Les propriétés structurales et optiques de deux séries de films de silicium hydrogéné qui ont été préparés par la technique de pulvérisation cathodique magnétron radiofréquence à basse température de substrat, et avec des puissances rf de 150 W (série A) et 300 W ( série B) ont été étudiées. L'analyse par la spectroscopie infrarouge à transformée de Fourier a montré des changements dans la nature de liaisons Si-H pour les modes de vibrations entre les deux séries d’échantillons. En variant la distance entre les électrodes D (D=5, 6 et 7 cm) et en gardant les autres paramètres de dépôt constants, un changement graduel dans les bandes de configurations de l’hydrogène lié est également observé. Les effets de ce changement sur les propriétés structurales et optiques du matériau, ont été étudiés par la spectroscopie Raman, la spectroscopie ellipsométrique (1.5-5eV), la transmission optique, la diffraction des rayons X et le microscope à force atomique. Les résultats de cette recherche montrent clairement que les échantillons de la série A présentent une structure complètement amorphe avec un gap ET constant de 1.68 eV celle de silicium amorphe hydrogéné (a-Si:H), la diminution de la distance entre les électrodes D mène juste à une augmentation de la compacité de film. Cependant, les échantillons de la série B sont bien cristallisés, et montrent un mélange de petites et de grandes cristallites. Le volume de la fraction cristalline de ces cristallites, Fc, et la taille moyenne des cristallites augmente avec la diminution de la distance entre les électrodes D ce qui influe sur la rugosité de surface. Le gap optique montre une tendance décroissante, avec le contenu d'hydrogène constant, lorsque la fraction cristalline Fc augmente. Les valeurs de gap ET se trouve entre celui de silicium amorphe a-Si:H et celui de silicium cristallin c-Si, et par conséquent eux ont été attribués à l'augmentation aux valeurs de Fc. On suggère que le bombardement d'ions joue un rôle crucial dans l’augmentation de la compacité des films et d'une ou plusieurs propriétés spécifiques du matériau.


Mots clefs: Pulvérisation cathodique magnétron radiofréquence, silicium nanocristallin, spectroscopie Raman, spectroscopie ellipsométrique, spectroscopie infrarouge à transformée de Fourier.


Publications associées à la thèse

Article 1:

Titre: Effects of ion bombardment on the structural and optical properties in hydrogenated silicon thin films

Revue: Thin solid films

Référence: Thin Solid Films 594 (2015) 138–146

Date: 22 octobre 2015