Dissertations / Theses: 'Oxide silicium'

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Rauer, Caroline. "Collage de silicium et d'oxyde de silicium : mécanismes mis en jeu." Thesis, Grenoble, 2014. http://www.theses.fr/2014GRENI088/document.

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Abstract:

Le collage direct consiste en la mise en contact de deux surfaces suffisamment lisses et propres pour qu'une adhésion puisse se créer sans ajout de matière à l'interface. Ce procédé réalisable à l'échelle industrielle trouve son intérêt dans l'empilement de structures ou de matériaux pour la microélectronique ou les microtechnologies. Il s'avère alors important de maîtriser ce procédé et cela passe notamment par la compréhension des mécanismes physico-chimique se produisant lors du collage. Le but de ce travail de thèse est donc l'étude des mécanismes mis en jeu dans le collage hydrophobe de silicium et le collage hydrophile d'oxydes de silicium déposés.Dans cette étude, des procédés de collage direct hydrophobe de plaques de silicium (100) reconstruit ont été développés, ainsi que des collages de surfaces hydrophiles d'oxyde de silicium déposés préparées par des activations plasma azote ou oxygène ou par un procédé de polissage mécano-chimique. Le comportement de toutes ces structures a été étudié à plusieurs stades du procédé, en particulier lors des traitements thermiques de consolidation de l'interface de collage. Pour ce faire, différentes techniques de caractérisation ont été mises en oeuvre comme la mesure d'énergie de collage, l'observation de la défectivité par microscopie acoustique, la spectroscopie infrarouge et la réflectivité des rayons X. Cela a ainsi permis de suivre la fermeture de l'interface de collage en température d'un point de vue chimique et mécanique et des mécanismes de collage ont alors pu être proposés pour toutes les structures étudiées. Des recommandations ont également pu être faites pour l'obtention de collages d'oxydes de silicium déposés efficaces et de qualité
Direct wafer bonding refers to a process by which two mirror-polished wafers are put into contact and held together at room temperature by adhesive force, without any additional material. This technology feasible at an industrial scale generates wide interest for the realization of stacked structures for microelectronics or microtechnologies. In this context, a precise understanding of bonding mechanisms is necessary. Consequently, the aim of this work is to study the bonding mechanisms for hydrophobic silicon reconstructed surfaces and hydrophilic deposited silicon oxides surfacesIn this study, bonding of hydrophobic silicon reconstructed surfaces and bonding of hydrophilic deposited silicon oxides prepared either by plasma activation or chemical-mechanical polishing were analyzed, as a function of post-bonding annealing temperature. For this, several characterization techniques have been used: bonding energy measurement, acoustic microscopy in order to observe defectivity, infrared spectroscopy and X-Ray reflectivity. Thus the bonding interface closure has been analyzed from a chemical and mechanical point of view and bonding mechanisms have been proposed for the studied bonded structures. Finally the study of deposited silicon oxide bonding prepared either by plasma activation or by chemical-mechanical polishing has lead to some recommendations for efficient and high quality deposited silicon oxides bonding

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Nicolaï, Julien. "Caractérisation, compréhension et modélisation de l'évolution des défauts induits par des cycles thermiques dans le silicium." Thesis, Aix-Marseille, 2012. http://www.theses.fr/2012AIXM4305/document.

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Abstract:

Le silicium est le matériau de prédilection de l'industrie de la microélectronique. L'augmentation du coût de celui-ci a donc incité les différentes industries à optimiser l'utilisation des plaquettes de silicium. La réutilisation de plaquettes (recyclage) est donc devenue monnaie courante : c'est le cas des plaquettes tests ou des plaquettes de type SOI. Le recyclage présente cependant des limites, en effet, au cours des cycles la qualité des plaquettes diminue plus ou moins rapidement. La compréhension des mécanismes de la dégradation des plaquettes lors de cycles de procédés est donc un enjeu important. Les procédés de recuit haute température sont connus pour être à la fois les plus répandus et les plus dégradants. Pour comprendre quels sont les phénomènes mis en jeu lors de tels cycles, un panel d'échantillons a subi différents nombres de cycles et a été étudié par diverses techniques. Le LST et la microscopie électronique en transmission ont tout particulièrement été utilisés, couplant ainsi des mesures globales de densités et dimensions de défauts à des mesures locales permettant de caractériser la nature des défauts et leur comportement à l'échelle nanométrique. L'évolution de la concentration en oxygène interstitiel dans le matériau, liée à la précipitation d'oxyde de silicium, a été mesurée par IRTF. Il a ainsi été montré que chaque cycle consistait en une étape de nucléation de défauts, principalement des précipités d'oxyde de silicium, et une étape de grossissement. La détermination de la morphologie, ainsi que de la stoechiométrie des précipités a été réalisée
Silicon is the prefered material of the Microelectronics industry. The increase of its cost incited the industries to optimize the use of wafers. Recycling them thus became current : it is the case for test wafers or SOI wafers. However, recycling presents limits : during the cycles, wafers quality decreases more or less quickly. Impact of process cycles on wafers quality is thus very important. High-temperature annealing is the most detrimental process. To understand what phenomena are involved during annealing cycles, samples which have been cycled were studied by differents techniques. LST and TEM were quite particularly used, coupling global measurements of defects density and size with local measurements to determine defects characteristics. Interstitial oxygen loss during cycles were measured by FTIR. We found that every cycle is composed by a defects nucleation stage, mainly precipitates of silicon oxide, and a growth stage. The determination of morphology and precipitates stoichiometry was realized. The behavior of these precipitates was described by a model taking into account various phenomena : oxygen loss, point defects distribution and cycles effects (ramp up/down and high-temperature stage). The robustness of the model was also tested by comparing the predictions made with the results taken from the bibliography

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Mortada, Oussama. "Conception et réalisation de micro-résonateurs piezoélectriques sur substrat de silicium sur isolant." Thesis, Limoges, 2016. http://www.theses.fr/2016LIMO0075/document.

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Abstract:

Les ondes acoustiques, démontrées théoriquement en 1885 par le scientifique anglais Lord Rayleigh, constituent de nos jours un sujet de recherches très intéressant. Elles sont devenues indispensables à la fabrication des systèmes de télécommunication miniatures et performants, tels que par exemple les filtres, les oscillateurs ou encore les capteurs. Les dispositifs fonctionnant grâce aux ondes acoustiques sont connus sous le nom de « dispositifs piézoélectriques » puisqu’ils transforment les signaux RF en ondes acoustiques, et vice versa, grâce au phénomène piézoélectrique direct. Le développement de ces dispositifs piézoélectriques a été indispensable pour répondre aux exigences particulières et extrêmes des systèmes de télécommunication actuels (sélectivité, miniaturisation, faible coût, facilité de fabrication et d’intégration). Cette thèse s’inscrit dans une démarche générale de développement des dispositifs piézoélectriques, notamment des micro-résonateurs piézoélectriques qui en constituent la dernière génération. Deux axes principaux ont été développés au cours de ces travaux de recherches : l’étude théorique des micro-résonateurs piézoélectriques à travers une modélisation électrique d’une part, et, d’autre part, la description des procédés de fabrication réalisés en salle blanche du laboratoire d’XLIM
The acoustic waves, theoretically demonstrated in 1885 by the English scientist Lord Rayleigh, are nowadays an interesting research subject. It became essential to the fabrication of miniature and efficient systems of telecommunication, such as filters, oscillators or sensors. Devices using the acoustic waves are known as piezoelectric devices, because they transform RF signal into acoustic waves, and vice versa, thanks to the direct piezoelectric phenomenon. The development of these piezoelectric devices was essential to meet the particular and extreme requirements of the current systems of telecommunication (selectivity, miniaturization, low cost, ease of manufacturing and integration). This thesis is part of a global approach to develop the piezoelectric devices, notably the piezoelectric micro-resonators which constitute the latest generation. Two main axes have been developed during the research work: the theoretical study of piezoelectric micro-resonators through an electric modelling, on one hand, and, on the other hand, the description of the manufacturing processes accomplished in clean room of XLIM’s laboratory

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Benhammou, Younes. "Développement de SPADs (Single Photon Avalanche Diodes) à cavité de germanium sur silicium en intégration 3D avec une technologie silicium CMOS 40nm." Thesis, Lyon, 2020. http://www.theses.fr/2020LYSEI123.

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Abstract:

Cette thèse porte sur une famille de photo-détecteurs appelés SPAD pour Single Photon Avalanche Diodes qui sont des jonctions PN polarisées en inverse au-delà de la tension de claquage. Les diodes SPADs sont reconnues pour présenter de très bonnes performances en détection de faibles flux lumineux avec une réponse extrême rapide. Afin d’améliorer l’efficacité de détection dans le proche infrarouge de diodes SPAD sur silicium, les objectifs de la thèse sont de concevoir, fabriquer et caractériser une nouvelle génération de photodiodes SPADs dans une technologie CMOS 40nm en intégrant une cavité de germanium. Les travaux menés comportent i) un volet conception en utilisant des outils de simulation TCAD pour proposer une architecture originale optimisée, ii) le développement du flot complet du procédé technologique avec la création de nouvelles briques telles que la gravure de la cavité et l’épitaxie de germanium dopé in-situ, 3) la caractérisation électro-optique des composants issus des premiers lots fabriqués. Les analyses et interprétations des résultats obtenus révèlent la difficulté technologique pour réaliser une hétérojonction silicium-germanium sans défauts et une couche germanium de qualité. Néanmoins, les mesures réalisées ont démontré la capacité de cette nouvelle famille de SPAD à cavité de germanium sur plateforme silicium pour détecter les flux jusqu’à 1300nm, démontrant un fort potentiel applicatif pour les applications d’aide à la navigation
This thesis deals with a family of photo-detectors called SPAD for Single Photon Avalanche Diodes which are a PN junctions reverse biased beyond the breakdown voltage. SPADs diodes are known to have very good performance in detecting low light fluxes with an extremely fast response. In order to improve the near infrared detection efficiency of SPAD diodes on silicon, the objectives of the thesis are to design, manufacture and characterize a new generation of SPAD photodiodes in 40nm CMOS technology by integrating a germanium cavity. The work carried out includes i) design and simulation using TCAD tools to propose an optimized original architecture, ii) development of the process flow in industrial imager technological with the creation of new bricks such as etch of the cavity and epitaxy of germanium in-situ doped 3) the electro-optical characterization of the manufactured devices. The results obtained reveal technological difficulty to produce a silicon-germanium heterojunction without defects. Nevertheless, the measurements carried out demonstrated the ability of this new family of germanium cavity SPADs on a silicon platform to detect wavelengths up to 1300nm, demonstrating a strong potential for time of light applications

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Ventosa, Caroline. "Étude des mécanismes mis en jeu dans le collage direct de surfaces hydrophiles." Université Joseph Fourier (Grenoble ; 1971-2015), 2009. http://www.theses.fr/2009GRE10214.

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Abstract:

Le collage par adhésion moléculaire consiste en la mise en contact de deux surfaces suffisamment lisses et propres, afin de créer une adhésion entre elles. Cette technologie renferme de nombreux intérêts dans la réalisation de structures empilées pour la microélectronique, et des micro-technologies. Le collage par adhésion molécualire voit donc son utilisation grandir et s'étendre à de nouveaux matériaux. De ce fait, une bonne maîtrise de cette technologie s'avère être indispensable et ceci ne peut avoir lieu sans une compréhension précise et approfondie des mécanismes physico-chimiques se produisant lors du collage. Le but de ce travail de thèse est donc l'étude des mécanismes mis en jeu dans le collage par adhésion moléculaire, de matériaux connus : le silicium et l'oxyde de sislicium dont les surfaces sont rendues hydrophiles avant collage. Dans cette étude, les mécanismes de collage sont établis à l'aide d'un modèle de contact par aspérités. En effet, la microrugosité des surfaces permet d'expliquer une fermeture de l'interface de collage par grossissement des aspérités en contact, et non par rapprochement des surfaces considéré jusqu'à présent. Il est démontré que le modèle de contact par aspérités établi préalablement à partir d'un collage Si-Si hydrophobe, est entièrement transposable aux collages hydrophiles de structures Si-Si, Si-SiO2 et SiO2-SiO2. Le comportement des films d'oxyde en surface des substrats de silicium, sont étudiés à plusieurs stades du procédé, en particulier lors des traitements thermiques de consolidation. Pour se faire, deux techniques complémentaires sont utilisées principalement : la réflexivité des rayons X et la spectroscopie infrarouge. Enfin, cette étude se termine par la validation des mécanismes proposés via l'analyse de collages de structures Si-Si "modifiées" par l'utilisation de traitements de surface
Direct wafer bonding refers to a process by which two mirror-polished wafers are put into contact and held together at room temperature by adhesive forces, without any additional materials. This technology contains many interests applied to the realization of stack structures microelectronic or micro-technologies. Therefore, the use of direct wafer bonding is growing and extending to various materials. In this context, a precise understanding of bonding mechanisms is necessary to the control of the wafer bonding technology. Consequenltly, the aim of this work is to study wafer bonding mechanisms in the case silicon and silicon oxide substrates, with hydrophilic surfaces. In this study, mechanisms are proposed thanks to a rough surface model. Indeed, the surface roughness allows one to explain the interface closure through an increase of the contact points. It is put in evidence that the interface closure does not occur through a rapprochement of surfaces presented until now. We showed that the rough surface model previously created from hydrophobic Si-Si bonding, is entirely transposable to hydrophilic bonding of Si-Si, Si-SiO2 and SiO2-SiO2 structures. The behavior of silicon oxide layers is studied as a function of the post-bonding annealing temperature and for different processes. For this, two complementary characterization techniques have been used : X-Ray Reflectivity and infrared spectroscopy. Finally, the validation of the wafer bonding mechanisms has been demonstrated through Si-Si bonding, of which the surface has been modified

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Gelin, Simon. "Dépôt de films d'oxyde de silicium par vaporisation sous vide : dynamique moléculaire et expériences." Thesis, Paris Est, 2016. http://www.theses.fr/2016PESC1117/document.

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Abstract:

Les films de silice dont sont constitués les traitements antireflets des verres de lunettes sont déposés par vaporisation au canon à électrons, à température ambiante. Ils sont le siège de fortes contraintes résiduelles compressives qui diminuent considérablement leur stabilité mécanique. Ces contraintes sont difficiles à contrôler parce que les paramètres process qui les affectent sont très nombreux: propriétés du substrat, du gaz résiduel, caractéristiques de l’enceinte et du canon à électrons, vitesse de croissance,… Ils ne sont par ailleurs pas tous indépendants et agissent souvent sur plusieurs phénomènes physiques à la fois. Dans cette thèse, nous mettons en œuvre des simulations numériques et des expériences pour identifier les mécanismes à l’origine de la mise en compression des films de silice pendant leur croissance. Les expériences nous permettent de distinguer trois régimes de croissance, en fonction de la pression de gaz résiduel. Sous vide très poussé, où le gaz a un rôle négligeable, les films croissent en compression. Ensuite, à mesure que la pression augmente, l’incorporation d’espèces issues du gaz dans les films les comprime légèrement. Enfin, lorsque la pression augmente encore, le ralentissement des particules vaporisées par le gaz diminue fortement le niveau de compression et masque l’effet d’incorporation. Les dépôts de silice par dynamique moléculaire nous permettent d’explorer la limite de vide idéal. Grâce à une étude paramétrique systématique, nous trouvons que la mise en compression des films est exclusivement contrôlée par l’énergie cinétique moyenne des particules incidentes. En outre, les valeurs expérimentales ne peuvent être retrouvées qu’avec une énergie de quelques eV, au moins dix fois plus grande que toutes les prédictions formulées dans la littérature sur le dépôt. Ce résultat inattendu nous conduit à réfuter l’idée que la vaporisation au canon à électrons procéderait par simple échauffement thermique. Nous le confirmons en déposant expérimentalement des films à partir de monoxyde de silicium, évaporé thermiquement ou vaporisé au canon à électrons: les premiers croissent en tension, les seconds en compression. Finalement, pour expliquer les quelques eV prédits, nous proposons que sous irradiation électronique, une concentration de charges se forme à la surface de la silice en raison de sa très faible conductivité électrique. Les particules vaporisées qui sont chargées sont alors accélérées par répulsion Coulombienne
Silica thin films are widely used as low index layers in antireflective coatings. In the ophthalmic industry, they are deposited at ambient temperature, by electron beam vaporization. This process generates large compressive stresses which make the coatings susceptible to damage. It is thus crucial to understand how these stresses emerge. However, this problem is highly complex because many process parameters may play a role: substrate and residual gas properties, characteristics of the deposition chamber, of the electron gun, growth rate,… Moreover, these parameters may depend on each other and affect several phenomena at the same time. In this thesis, numerical simulations and experiments are performed in order to identifiy the mechanisms responsible for the generation of compressive stresses during film growth. The experiments reveal three regimes of growth, depending on the residual gas pressure. Near ultra high vacuum, where the effect of residual gas is negligible, films grow under compression. Then, as pressure increases, incorporation of gas species in the films slightly compresses them. Eventually, when pressure is high enough so that vaporized particles are slowed down by collisions with gas particles, the level of compression significantly decreases; this rapidly masks the incorporation effect. Molecular dynamics simulations allow us to explore the ideal vacuum limit. By depositing silica films in a vast ensemble of conditions, we find that their compressive state of stress is solely controlled by the mean kinetic energy of incident particles. Comparison with experiments suggests that this energy is equal to a few eV, which is at least ten times greater than predictions from the literature on deposition. This unexpected result leads us to refute the idea that electron beam vaporization would be equivalent to simple themal heating. We confirm this experimentally, by comparing films deposited from silicon monoxide either thermally evaporated or vaporized using an electron beam: the formers grow under tension while the latters under compression. Finally, we explain the ejection of particles of a few eV as coming from the very low electrical conductivity of silica: under electronic irradiation, charges accumulate at its surface and accelerate the charged vaporized particles by Coulombian repulsions

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Coux, González Patricia De. "Intégration de films épitaxiés de CoFe2O4 ferrimagnétiques sur silicium." Toulouse 3, 2013. http://thesesups.ups-tlse.fr/2273/.

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L'intégration de couches minces de CoFe2O4, ferromagnétique et isolant électrique à température ambiante, sur silicium pourrait être utilisée en tant que barrière tunnel dans un dispositif de filtre à spin, comme alternative à l'injection utilisant des électrodes ferromagnétiques et des barrières tunnel passives. L'instabilité thermodynamique entre CoFe2O4 et Si impose l'utilisation d'une couche tampon pour son intégration. L'exigeant défi est donc de fabriquer des bicouches épitaxiées et ultrafines afin de préserver le ferromagnétisme et le transport par effet tunnel. Nous avons adopté une stratégie de recherche en parallèle considérant différents candidats pour la couche tampon pour déposer des couches de CoFe2O4 par dépôt par laser pulsé (PLD). Nous avons utilisé des couches tampon de SrTiO3 épitaxiées sur Si(001) fabriquées par des collaborateurs de l'INL-Lyon. Une diffusion de Ti dans CoFe2O4, et une possible instabilité de l'interface SrTiO3/Si(001) ont été décelés. L'étude des mécanismes de croissance épitaxiale de l'yttrium stabilisé avec de la zircone (YSZ) sur Si(001) a permis de déterminer les limites de réduction d'épaisseur d'YSZ et de la couche interfaciale de SiOx par PLD monitorisé par RHEED. L'épaisseur de CFO/YSZ/SiOx résultante est excessive pour un dispositif de filtre à spin. Les buffers de Sc2O3 et Y2O3 sur Si(111), fournis par des collaborateurs de l'IHP-Frankfurt Oder présentent un grand désaccord paramétrique avec CoFe2O4, mais permettent sa croissance épitaxiale par domaines avec une magnétisation proche de celle du matériau massif. Y2O3 étant stable avec Si est très prometteurs pour la structure de filtre à spin
The integration of ferromagnetic and electrically insulating at room temperature CoFe2O4 thin films with silicon could be used as tunnel barrier in a spin filter device as an alternative to the injection using ferromagnetic electrodes and passive tunnel barriers. The thermodynamical instability between CoFe2O4 and Si imposes the use of a buffer layer for its epitaxial integration. The challenging goal is therefore fabricating ultrathin epitaxial CoFe2O4/buffer bilayers on silicon in order to preserve ferromagnetism and allow the tunnel transport. The followed strategy was based on investigating in parallel several buffer candidates to grow CoFe2O4 by pulsed laser deposition (PLD). We have used thick SrTiO3 buffers fabricated by collaborators at INL-Lyon, which is epitaxial and ferromagnetic. However, there is diffusion of Ti into CoFe2O4 and the SrTiO3/Si(001) interface could be unstable. The epitaxial growth mechanism of yttria-stabilized-zirconia (YSZ) was investigated to determine the limits reducing the YSZ thickness and the interfacial layer by reflection high energy electron diffraction (RHEED) assisted PLD. The total thickness of CFO/YSZ/SiOx is excessive for a tunnel device. Sc2O3 and Y2O3 buffers on Si(111), provided by collaborators at IHP-Frankfurt Oder presents a huge lattice mismatch with CoFe2O4, but allows it epitaxial growth by domain matching epitaxy with a magnetization close to the bulk value. The absence of interfacial SiOx layer in the CoFe2O4/Y2O3/Si(111) sample indicates that Y2O3 is a very promising buffer layer and maybe convenient for the nanometric structure required in a spin filter

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Mathur, Shashank. "Croissance et structure à l'échelle atomique d'un nouveau matériau cristallin bidimensionnel à base de silicium et d'oxygène." Thesis, Université Grenoble Alpes (ComUE), 2016. http://www.theses.fr/2016GREAY019/document.

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Abstract:

L'oxyde de silicium est un composé très largement abondant qui existe sous différentes phases, cristallines ou amorphes, qui se présentent sous la forme de structures poreuses ou de films minces. Il s'agit d'un diélectrique traditionnel pour la microélectronique et d'un support de choix pour des nanoparticules dans des systèmes catalytiques. Sa structure, amorphe ou tridimensionnelle et complexe, rend difficile la compréhension des propriétés jusqu'aux échelles les plus élémentaires. Les films utra-minces épitaxiés, parfois nommés « silice bidimensionelle » se prêtent au contraire à des caractérisation fines de la structure et des propriétés.Cette thèse avait pour objectif de préparer une telle phase d'oxide de silicium. A l'aide de sondes de sciences des surfaces, la microscopie à effet tunnel (STM), la diffraction d'électrons rapides en réflexion (RHEED), dont les analyses ont été confrontées aux résultats de calculs en théorie de la fonctionnelle de la densité (DFT), la structure de cette phase à pu être résolue jusqu'à l'échelle atomique. Nous avons mis en évidence l'arrangement hexagonal de tétraèdres de [SiO4], chimisorbés sur la surface (0001) du ruthenium en des sites spécifiques. Une phase d'oxygène diluée, reconstruite sur le Ru(0001), a été observée, qui coexiste avec l'oxide de silicium.La croissance de l'oxyde de silicium, a également été étudiée, par un suivi in operando, en temps réel pendant la croissance, par RHEED. Une évolution marquée de taille de domaines et/ou de l'accumulation et de la relaxation de déformations a été observée alors que l'oxyde de silicium crystallise. Un mécanisme de croissance a été proposé sur la base de ces observations, selon lequel les espèces chimiques à la surface se réorganisent par des déplacements latéraux élémentaires. Ce mécanisme s'accompagne de la formation, inévitable, de lignes de défauts uni-dimensionnelles, dont la structure a été déterminée à l'échelle atomique par STM
Silicon oxide is a widely abundant compound existing in various forms from amorphous to crystalline, bulk to porous and thin films. It is a common dielectric in microelectronics and widely used host for nanoparticles in heterogenous catalysis. Its amorphous nature and the ill-defined complex three dimensional structure is a hurdle to the understanding of its properties down to the smallest scales. Resorting to epitaxially grown ultra-thin phase (also called a two-dimensional material) can help overcome these issues and provide clear-cut information regarding the structure and properties of the material.In this thesis, studies were aimed at growing this promising novel phase of silicon oxide. Using surface science tools, including scanning tunelling microscopy (STM) and reflection high energy electron diffraction (RHEED) supported by density functional theory calculations, the atomic structure was resolved to high resolution. The monolayer was found to have a hexagonal arrangement of the [SiO4] tetrahedra chemisorbed on the surface of Ru(0001) into specific sites. This lattice of monolayer silicon oxide was also found to coexist with an oxygen reconstruction of the bare Ru(0001) inside each silicon oxide cell.The growth of this monolayer was monitored in real-time by in operando RHEED studies. These experiments provided with insights the domain size evolution and the build up/release of strain field during the growth that. Based on the experimental observations, a growth mechanism leading to the formation of monolayer silicon oxide could be proposed in terms of geometrical translations of the atomic species on the surface of Ru(0001) support. This mechanism results in unavoidable formation of one-dimensional line-defects that were precisely resolved by the STM

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Garbi, Ahmed. "Développement de nouveaux procédés d’isolation électrique par anodisation localisée du silicium." Thesis, Lyon, INSA, 2011. http://www.theses.fr/2011ISAL0072/document.

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Abstract:

L’industrie microélectronique est régie depuis plusieurs années par la loi de miniaturisation. En particulier, en technologie CMOS, les procédés de fabrication de l’oxyde permettant l’isolation électrique entre les transistors nécessitent sans cesse d’être améliorés pour répondre aux défis de cette loi. Ainsi, on est passé du procédé d’isolation par oxydation localisée de silicium (LOCOS) au procédé d’isolation par tranchées (STI). Cependant, ce dernier a montré pour les technologies en développement des limitations liées au remplissage non parfait par la silice de tranchées de moins en moins larges (Voiding) et au ‘‘surpolissage’’ des zones les plus larges (Dishing). Le procédé FIPOS (full isolation by porous oxidation of silicon) a été donc proposé comme solution alternative. Il est basé sur la formation sélective et localisée du silicium poreux qui est transformé ensuite en silice par un recuit oxydant. Cette piste prometteuse a constitué le point de départ de ce travail. Dans ce contexte, la thèse s’est focalisée sur deux axes principaux qui concernaient d’une part la maîtrise du procédé d’anodisation électrochimique pour la formation du silicium poreux et d’autre part l’optimisation du procédé d’oxydation. Dans une première partie de notre travail, l’analyse des caractéristiques courant-tension I-V menée sur le silicium durant son anodisation électrochimique a permis de montrer que la formation du silicium poreux dépend fortement de la concentration en dopants. Cette propriété nous a permis de développer une technique simple d’extraction du profil de dopage dans le silicium de type p par voie électrochimique. On a montré que la résolution en profondeur de cette technique est liée au niveau du dopage et s’approche de celle du SIMS (spectroscopie de masse d'ions secondaires) pour les fortes concentrations avec une valeur estimée à 60 nm/décade. Dans une deuxième partie, nous avons mis en évidence la formation localisée du silicium poreux oxydé. En effet, un choix judicieux du potentiel d’anodisation permet de rendre poreux sélectivement des régions fortement dopées implantées sur un substrat de silicium faiblement dopé. Ces régions sont ensuite transformées en oxyde par un recuit oxydant. Par ailleurs, les conditions optimales des processus d’oxydation et d’anodisation permettant d’obtenir un oxyde final de bonne qualité diélectrique sont analysées
The microelectronic industry is still ruled up to now by the law of miniaturization or scaling. In particular, in CMOS (complementary metal-oxide semiconductor) technology, the oxide allowing electric isolation between p- and n-MOS transistors has also been scaled down and has then exhibited different technological processes going from LOCOS (local oxidation of silicon) to STI (shallow trench isolation) and arriving to FIPOS (full isolation by porous oxidation of silicon). The latter seems to be the most promising alternative solution that can overcome actual limitations of voiding and dishing encountered in the STI process. The approach, which is based on selective formation of porous silicon and its easy transformation to silicon dioxide, has aroused our motivation to be well studied. In this context, the PhD project has first focused on the understanding of electrochemical porous silicon formation, and then on the study of porous silicon oxidation. In a first part of our work, we emphasize the dependence of porous silicon formation with the silicon doping concentration through the investigation of current-voltage I-V characteristics measured on p- and n-type silicon electrodes during electrochemical anodization. Taking advantage of this dependence, we have developed a very simple electrochemical method allowing an accurate determination of doping profiles in p-type silicon. It has been shown that the depth resolution of the technique is readily linked to the doping level and it approaches that of the secondary ion mass spectroscopy (SIMS) analysis for high doping concentrations with an estimated value of 60 nm/decade. In a second step, we highlight the selective formation of oxidized porous silicon. In fact, with a correct choice of the applied potential during anodization, only highly doped regions implanted on a lightly doped silicon wafer are preferentially turned into porous silicon and subsequently oxidized. Furthermore, we give the optimum conditions for oxidation and anodization processes which result in an insulating oxide of reliable dielectric properties

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Bruhat, Elise. "Développement de cellules photovoltaïques silicium à homojonction industrialisables à contacts passivés." Thesis, Lyon, 2019. http://www.theses.fr/2019LYSEI128.

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Abstract:

Afin de favoriser le déploiement des énergies renouvelables, le développement de cellules solaires moins chères mais aussi plus performantes reste un enjeu pour rendre l’électricité photovoltaïque encore plus attractive. Si les technologies des cellules solaires à base de silicium à homojonction dominent le marché mondial, les performances de ces structures peuvent encore être améliorées. En effet, le contact direct entre la grille métallique et les zones fortement surdopées est source de pertes par recombinaisons des porteurs de charges. L’émergence de de nouvelles structures de cellules émergent à contacts passivés permet des solutions alternatives face à cette limitation. Ces structures visent à délocaliser la prise de contact grâce à l’introduction de couches passivantes entre le substrat de silicium cristallin et la grille de métallisation, diminuant ainsi drastiquement les phénomènes de recombinaisons au sein des dispositifs. La technologie de contacts passivés la plus connue reste celle des cellules à hétérojonction de silicium a-Si:H/c-Si. Cette technologie mature reste pour l’instant limitée car elle représente un nouveau standard industriel mais aussi car elle n’est pas compatible avec les procédés utilisant des températures excédant 250°C. De plus, l’utilisation d’indium, matériau cher et dont la ressource est limitée, dans les couches d’Oxyde Transparent Conducteur (OTC) peut représenter un frein à l’industrialisation de masse du procédé. Il est alors nécessaire de développer de nouvelles technologies de contacts passivés, compatibles avec des procédés à haute température (supérieures à 800°C), et donc intégrables dans une ligne de production existante. Des approches utilisant des OTC en combinaison avec des couches ultraminces d’oxydes, des empilements diélectriques, et des jonctions poly-silicium sur oxyde ont été investiguées afin d’améliorer les performances des cellules à homojonction. Les couches intermédiaires d’OTC développées permettent potentiellement de diminuer les pertes résistives et et celles par recombinaison au niveau des contacts. Ces travaux de thèse se sont ainsi focalisés sur le développement de couches d’oxyde de zinc dopé à l’aluminium (AZO) par pulvérisation cathodique (PC) et Atomic Layer Deposition (ALD) pour les cellules solaires à contact passivés. Ces couches, utilisées seules ou en combinaison avec des matériaux diélectriques, ont été intégrées et testées sur des dispositifs photovoltaïques fonctionnels
For the deployment of renewable energies, the development of cheaper and more efficient solar cells remains an issue to make photovoltaic electricity even more attractive. While homojunction-based silicon solar cell technologies dominate the global market, the performances of these structures can be further improved. Indeed, the direct contact between the metal grid and the highly doped junction is a source of recombination losses. To overcome these limitations, new structures are emerging such as silicon-based passivated contacts solar cells. These structures aim at integrating of passivating layers between the crystalline silicon substrate and the metal grid, thus drastically reducing the recombination phenomena within the devices. Silicon heterojunction (a-Si:H/c-Si) cells remain the most well-known passivated contact technology. Nevertheless, this mature technology is still limited by its fabrication process which is far from the industrial standard, and is hardly compatible with temperatures exceeding 250 ° C. In addition, the use of expensive and potentially toxic indium in the Transparent Conductive Oxide (TCO) layers has restrained up to now the expansion towards mass industrialization of the process. Thus, it is necessary to develop new passivated contacts technologies compatible with high temperature (above 800°C), implementable in a standard production line. This study explores new paths for passivating contact technologies thanks to ultrathin layers of oxides or dielectrics/TCO stacks deposited on silicon homojunctions as well as poly-silicon on thin oxide junctions. In order to limit the resistive losses and potentially limit recombination losses in the contacted areas, intermediate TCO layers have been developed. In this perspective, this works aims at investigating the development of Aluminum Zinc Oxide (AZO) layers by both Magnetron Sputtering (MS) and Atomic Layer Deposition (ALD) for passivated contact solar cells. These layers, also used in combination with dielectric materials have been integrated and then tested in photovoltaic devices

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Gharbi, Ahmed. "Développement de nouveaux procédés d'isolation électrique par anodisation localisée du silicium." Phd thesis, INSA de Lyon, 2011. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00694394.

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Abstract:

L'industrie microélectronique est régie depuis plusieurs années par la loi de miniaturisation. En particulier, en technologie CMOS, les procédés de fabrication de l'oxyde permettant l'isolation électrique entre les transistors nécessitent sans cesse d'être améliorés pour répondre aux défis de cette loi. Ainsi, on est passé du procédé d'isolation par oxydation localisée de silicium (LOCOS) au procédé d'isolation par tranchées (STI). Cependant, ce dernier a montré pour les technologies en développement des limitations liées au remplissage non parfait par la silice de tranchées de moins en moins larges (Voiding) et au ''surpolissage'' des zones les plus larges (Dishing). Le procédé FIPOS (full isolation by porous oxidation of silicon) a été donc proposé comme solution alternative. Il est basé sur la formation sélective et localisée du silicium poreux qui est transformé ensuite en silice par un recuit oxydant. Cette piste prometteuse a constitué le point de départ de ce travail. Dans ce contexte, la thèse s'est focalisée sur deux axes principaux qui concernaient d'une part la maîtrise du procédé d'anodisation électrochimique pour la formation du silicium poreux et d'autre part l'optimisation du procédé d'oxydation. Dans une première partie de notre travail, l'analyse des caractéristiques courant-tension I-V menée sur le silicium durant son anodisation électrochimique a permis de montrer que la formation du silicium poreux dépend fortement de la concentration en dopants. Cette propriété nous a permis de développer une technique simple d'extraction du profil de dopage dans le silicium de type p par voie électrochimique. On a montré que la résolution en profondeur de cette technique est liée au niveau du dopage et s'approche de celle du SIMS (spectroscopie de masse d'ions secondaires) pour les fortes concentrations avec une valeur estimée à 60 nm/décade. Dans une deuxième partie, nous avons mis en évidence la formation localisée du silicium poreux oxydé. En effet, un choix judicieux du potentiel d'anodisation permet de rendre poreux sélectivement des régions fortement dopées implantées sur un substrat de silicium faiblement dopé. Ces régions sont ensuite transformées en oxyde par un recuit oxydant. Par ailleurs, les conditions optimales des processus d'oxydation et d'anodisation permettant d'obtenir un oxyde final de bonne qualité diélectrique sont analysées.

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Pelloquin, Sylvain. "LaAlO3 amorphe déposé par épitaxie par jets moléculaires sur silicium comme alternative pour la grille high-κ des transistors CMOS." Phd thesis, INSA de Lyon, 2011. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00694351.

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Abstract:

Depuis l'invention du transistor MOS à effet de champ dans les années 60, l'exploitation de cette brique élémentaire a permis une évolution exponentielle du domaine de la microélectronique, avec une course effrénée vers la miniaturisation des dispositifs électroniques CMOS. Dans ce contexte, l'introduction des oxydes "high-κ" (notamment HfO2) a permis de franchir la barrière sub-nanométrique de l'EOT (Equivalent Oxide Thickness) pour l'oxyde de grille. Les travaux actuels concernent notamment la recherche de matériaux "high-κ" et de procédés qui permettraient d'avoir une interface abrupte, thermodynamiquement stable avec le silicium, pouvant conduire à des EOTs de l'ordre de 5Å. L'objectif de cette thèse, était d'explorer le potentiel de l'oxyde LaAlO3 amorphe déposé sur silicium par des techniques d'Épitaxie par Jets Moléculaires, en combinant des études sur les propriétés physico-chimiques et électriques de ce système. Le travail de thèse a d'abord consisté à définir des procédures d'élaboration sur Si de couches très minces (≈4nm), robustes et reproductibles, afin de fiabiliser les mesures électriques, puis à optimiser la qualité électrique des hétérostructures en ajustant les paramètres de dépôt à partir de corrélations entre résultats électriques et propriétés physico-chimiques (densité, stœchiométrie, environnement chimique...) et enfin à valider un procédé d'intégration du matériau dans la réalisation de MOSFET. La stabilité et la reproductibilité des mesures ont été atteintes grâce à une préparation de surface du substrat adaptée et grâce à l'introduction d'oxygène atomique pendant le dépôt de LaAlO3, permettant ainsi une homogénéisation des couches et une réduction des courants de fuite. Après optimisation des paramètres de dépôt, les meilleures structures présentent des EOTs de 8-9Å, une constante diélectrique de 16 et des courants de fuite de l'ordre de 10-2A/cm². Les caractérisations physico-chimiques fines des couches par XPS ont révélé des inhomogénéités de composition qui peuvent expliquer que le κ mesuré soit inférieur aux valeurs de LaAlO3 cristallin (20-25). Bien que les interfaces LAO/Si soient abruptes après le dépôt et que LaAlO3 soit thermodynamiquement stable vis-à-vis du silicium, le système LAO amorphe /Si s'est révélé instable pour des recuits post-dépôt effectués à des températures supérieures à 700°C. Un procédé de fabrication de MOSFETs aux dimensions relâchées a été défini pour tester les filières high-κ. Les premières étapes du procédé ont été validées pour LaAlO3.

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Geiskopf, Sébastien. "Étude de la structure et des propriétés optiques d’alliages de SiP et de films minces d’oxydes de silicium riches en phosphore." Thesis, Université de Lorraine, 2019. http://www.theses.fr/2019LORR0024/document.

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Abstract:

Ce travail de thèse concerne l’étude des propriétés structurales et optiques de films minces de SiP et d’oxyde de silicium riches en phosphore. Dans les films de Si riches en phosphore recuits à 1100˚C, la formation de cristallites de SiP coexistant avec des polycristaux de Si est observée. Le SiP, qui cristallise dans une structure orthorhombique, est un matériau lamellaire potentiellement intéressant pour le développement de nouveaux matériaux 2D. Les caractérisations vibrationnelles sont en bon accord avec des calculs DFT pour l’alliage SiP. Les mesures de photoluminescence suggèrent de plus que SiP est un semi-conducteur à gap indirect dont le gap est de 1,5 eV. Dans le cas des films minces d’oxyde de silicium riches en phosphore, les propriétés structurales et optiques sont étudiées dans une large gamme de concentrations en phosphore. L’intensité de photoluminescence des nanocristaux de Si suit une évolution complexe lorsque la quantité de phosphore augmente. Pour de faibles teneurs en phosphore, celle-ci augmente ce qui est interprété par une augmentation de la densité des nanocristaux et par un effet de passivation par le phosphore des états électroniques localisés à l’interface nanocristaux/matrice. Les mesures de photoluminescence à basses températures ont permis de mettre en évidence un état électronique lié au phosphore situé à 0,6 eV sous la bande de conduction des nanocristaux de Si. Ce résultat montre qu’il est possible d’incorporer des atomes de phosphore électriquement actifs dans des nanocristaux de Si. Pour des teneurs en phosphore supérieures à 0,3 at.%, l’intensité de photoluminescence des nanocristaux de Si diminue puis disparaît totalement. Cela est lié d’une part à la formation de nanocristaux de Si de tailles supérieures au rayon de Bohr de l’exciton dans le Si (i.e. 5 nm) et d’autre part à la formation de nanoparticules de SiP2 cristallisant dans une structure orthorhombique. Pour des teneurs en phosphore supérieures à 3 at.%, seules des nanoparticules de SiP2 sont observées. Les spectroscopies associées à la microscopie électronique en transmission confirment la stœchiométrie du composé SiP2. Les propriétés vibrationnelles sont en excellent accord avec des calculs DFT pour l’alliage SiP2
This thesis concerns the study of the structural and optical properties of SiP and phosphorus rich silicon oxide thin films. In phosphorus rich Si films annealed at 1100˚C, the formation of SiP crystallites coexisting with Si polycrystals is observed. SiP, which crystallizes in an orthorhombic structure, is a lamellar material which is of potential interest for the development of new 2D materials. The vibrational characterizations are in good agreement with DFT calculations for the SiP alloy. Photoluminescence measurements further suggest that SiP is an indirect bandgap semiconductor with a gap of 1.5 eV. In the case of phosphorus-rich silicon oxide thin films, the structural and optical properties are studied over a wide range of phosphorus concentrations. The photoluminescence intensity of Si nanocrystals follows a complex evolution as the amount of phosphorus increases. For low phosphorus contents, the photoluminescence intensity increases which is interpreted by an increase in the density of nanocrystals and by a passivation effect by phosphorus of the electronic states located at the nanocrystal/matrix interface. Photoluminescence measurements at low temperatures revealed a phosphor-related electronic state located at 0.6 eV below the Si nanocrystal conduction band. This result shows the possibility to incorporate electrically active phosphorus atoms into Si nanocrystals. For phosphorus contents higher than 0.3 at.%, the photoluminescence intensity of Si nanocrystals decreases and then disappears completely. This is related on the one hand to the formation of Si nanocrystals having sizes larger than the exciton Bohr radius in Si (i.e. 5 nm) and on the other hand to the formation of SiP2 nanoparticles crystallizing in an orthorhombic structure. For phosphorus contents above 3 at.%, only SiP2 nanoparticles are observed in the films. The spectroscopies associated with transmission electron microscopy confirm the stoichiometry of the SiP2 compound. The vibrational properties are in excellent agreement with DFT calculations for the SiP2 alloy

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Lachaume, Raphaël. "Contribution à la caractérisation électrique et à la simulation numérique des cellules photovoltaïques silicium à hétérojonction." Thesis, Grenoble, 2014. http://www.theses.fr/2014GRENT028/document.

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Abstract:

La technologie des cellules photovoltaïques silicium à hétérojonction (HET) a montré un intérêt croissant ces dernières années. En alliant les avantages des technologies couches minces et silicium cristallin (c-Si), elle permet un meilleur compromis coûts-performances que les cellules purement c-Si. Cette thèse a pour but d'améliorer la compréhension des mécanismes physiques qui régissent les performances de ces cellules, en mettant à profit des compétences spécifiques de caractérisation et de simulation issues de la microélectronique. Nos travaux se focalisent sur l'étude de la face avant de la cellule HET de type n, composée d'un empilement de couches minces d'oxyde d'indium dopé à l'étain (ITO) et de silicium amorphe hydrogéné (a-Si:H). Nous commençons par une étude théorique et expérimentale de la conduction des couches d'a-Si:H en fonction de la température, du dopage et des défauts qu'elles contiennent. Prendre en compte l'équilibre dopant/défaut de ces couches est primordial mais nous montrons aussi que le travail de sortie des électrodes en contact, comme l'ITO, peut influer fortement sur la position du niveau de Fermi dans les films nanométriques d'a-Si:H. Nous présentons ensuite une évaluation de sept techniques de caractérisation du travail de sortie afin d'identifier les plus adaptées à l'étude de semiconducteurs dégénérés tels que l'ITO. Nous montrons notamment l'intérêt de techniques originales de la microélectronique comme les mesures de capacité C(V), de courant de fuite I(V) et de photoémission interne (IPE) sur des empilements ITO/biseau d'oxyde/silicium. Nous mettons clairement en évidence que les propriétés volumiques de l'ITO peuvent être optimisées, mais que les interfaces ont un effet prépondérant sur les valeurs de travaux de sortie effectifs (EWF) extraits. Une bonne cohérence globale a été obtenue pour les techniques C(V), I(V) et IPE sur biseau de silice (SiO2) ; les valeurs extraites ont notamment permis d'expliquer des résultats expérimentaux d'optimisation des cellules. Nous montrons que la tension de circuit ouvert (Voc) des cellules est finalement peu sensible au travail de sortie, contrairement au Facteur de Forme (FF), grâce à la couche d'a-Si:H. Plus cette dernière est dopée, défectueuse et épaisse, plus elle est capable d'écranter les variations électrostatiques d'EWF. Aussi, le travail de sortie doit être suffisamment élevé pour pouvoir réduire les épaisseurs de couche p d'a-Si:H et ainsi gagner en courant de court-circuit (Jsc) sans perdre en FF ni Voc. Enfin, il nous a été possible d'appliquer cette méthodologie à d'autres oxydes transparents conducteurs (TCO) que l'ITO. Le meilleur candidat de remplacement de l'ITO doit non seulement présenter une transparence optique élevée, être un bon conducteur et avoir un fort travail de sortie effectif, mais il faut également prêter une attention particulière à la dégradation éventuelle des interfaces causée par les techniques de dépôt
By combining the advantages of thin-films and crystalline silicon (c-Si), the silicon heterojunction solar cell technology (HET) achieves a better cost-performance compromise than the technology based only on c-Si. The aim of this thesis is to improve the understanding of the physical mechanisms which govern the performance of these cells by taking advantage of specific characterization and simulation skills taken from microelectronics. Our study focuses on the front-stack of the n type cell composed of thin layers of indium tin oxide (ITO) and hydrogenated amorphous silicon (a-Si:H). We begin with a theoretical and experimental study of the conductivity of a-Si:H layers as a function of temperature, doping concentration and bulk defects density. It is important to properly take into account the dopant/defect equilibrium of these layers but we also show that the work function of the electrodes in contact, such as the ITO, can strongly influence the Fermi level in the nano-films of a-Si:H. Then, we evaluate seven characterization techniques dedicated to the work function extraction in order to identify the most suitable one for studying degenerate semiconductors such as the ITO. We particularly show the interest of using original microelectronics techniques such as capacitance C(V), leakage current I(V) and internal photoemission (IPE) measurements on ITO/bevel oxide/silicon test structures. We clearly demonstrate that the ITO bulk properties can be optimized, yet the interfaces have a major influence on the extracted values of the effective work function (EWF). A good overall consistency has been obtained for C(V), I(V) and IPE measurements on a silicon dioxide bevel (SiO2) ; the extracted values enabled us to explain experimental results concerning the optimization of HET cells. We show that the open circuit voltage (Voc) of these devices is finally barely sensitive to work function, unlike the Fill Factor (FF). This is due to the a-Si:H layer. The more it is doped, defective and thick, the more it is able to screen the electrostatic variations of EWF. Thus, EWF must be sufficiently high to be able to reduce the p a-Si:H layer thickness and, in turn, to gain in short-circuit current (Jsc) without losing either in FF or Voc. Finally, we successfully applied this methodology to other types of transparent conductive oxides (TCO) differing from ITO. The best candidate to replace ITO must not only have a high optical transparency, be a good conductor and have a high EWF, but we must also pay close attention to the possible interface degradations caused by the deposition techniques

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Jeloaica, Léonard. "Etude ab initio des mécanismes réactionnels dans la phase initiale du dépôt par par couches atomiques des oxydes à moyenne et forte permittivité sur silicium." Toulouse 3, 2006. http://www.theses.fr/2006TOU30077.

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Abstract:

L'objectif de ce travail est d'apporter un éclairage nouveau à la compréhension des mécanismes physico-chimiques qui contrôlent la croissance des trois oxydes d'Aluminium, de Zirconium, de Hafnium. Ces matériaux sont considérés comme les meilleurs candidats pour remplacer la silice en tant qu'oxyde de grille dans le futur composant MOS. La précision et la fiabilité de la méthode DFT associé à la fonctionnelle B3LYP, ont été testées à l'aide des résultats expérimentaux et des méthodes ab initio les plus précis telles que CCSD(T) et CISD(T), en utilisant différents ensembles des fonctions de bases. Nos résultats montrent que et la méthode hybride DFT peut prédire de façon précise les propriétés statistiques et dynamiques de la famille d'organométalliques (AlxCyHzOt) et des systèmes moléculaires à base de métaux de transition (Zr/HfxClyOzHt). Les premières études systématiques des surfaces d'énergie potentielle de TMA ont été présentes et les caractéristiques des rotors constitués des groups méthyles ont été rapportées avec une grande précision. Les mécanismes réactionnels, à plusieurs étapes, entre les molécules précurseurs de trois oxydes et les molécules d'eau résiduelle phase gazeuse ont été étudies en détail. Les mouvements internes fortement anharmoniques, des espèces moléculaires présentes touts au long du processus d'hydrolyse ont été déterminés. Les effets qualitatifs sur les cinétiques des réactions ont été discutés. La forte exothermicité de la réaction TMA/H2O a été démontrée, alors que la réaction avec les tétrachlorures de Zirconium et Hafnium ont montré un caractère plutôt endothermique. Nous avons aussi étudié les mécanismes réactionnels de la vapeur d'eau avec d'espèces moléculaires chimisorbés en surface. Les réactions interviennent dans les cycles initiales d'ALD sur en substrat de Si(001)-2x1 légèrement oxydé. Les mécanismes que nous proposons sont qualitativement proches des mécanismes d'hydrolyse discutés dans la phase gaz euse : confirmation de la forte réactivité exothermique avec les hydroxyméthyliques d'Aluminium, endothermicité des réactions avec hydroxychlorures de Zirconium et Hafnium. Les composés avec le Zirconium et le Hafnium ont des comportements similaires. Enfin, les effets de coopérativité, à la fois au niveau des molécules de vapeur d'eau, qu'au niveau des complexes en surface, sur les réactions ont été mis en évidence et discutés. Ils montrent des comportements tout à fait intéressants dans le cas des hydroxychlorures des Zirconium et Hafnium. Par contre, ces effets sont de moindre importance dans les cas de l'oxyde d'aluminium, qui est actuellement considéré comme le matériau le plus compatible avec la croissance par ALD
This work attempts to bring a new light on the understanding of some critical aspects of the physicochemical processes that control Alumina, Zirconia and Hafnia ALD growth, yet not sufficiently understood. These materials are addressed as potentially best candidates to replace gate dielectric SiO2 in the near future electronic applications. Most accurate ab initio correlated methods, like couple-cluster CCSD(T) and CISD(T), with different basis sets functions, as well as the available experimental data have been used for testing by a systematic study the accuracy and the reliability of DFT B3LYP functional. Our results have claimed this hybrid-DFT method to be chosen in predicting of high accurate static and dynamic properties throughout the family of organometallic-like (AlxCyHzOt) and transition metal-based (Zr/HfxClyOzHt) molecular systems. First systematic study of torsional potential surfaces of TMA has been performed and the related features of the hindered rotors of the methyl groups revealed with high accuracy. Laying on these accurate results we have also proposed least-squared fit methods to determine frequency scaling factors subject to different thermodynamic properties and/or thermal conditions. Many-step reaction mechanisms of ALD gas phase precursors of each of the three oxides with residual water, or regime of low pressure H2OÓALD pulses, have been studied in detail. Strong anharmonic internal movements of molecular species throughout the hydrolysis reactions have been observed and qualitatively discussed in relation with their possible effects on the reactions' kinetics. TMA/H2O reactions have been validated as strongly exothermic, while Hafnium and Zirconium tetrachlorides have founded to react endothermically with single H2O molecule. We have also studied in detail reaction mechanisms of the related on-surface ALD-complexes with water vapors. Our theoretical investigations address to the initial stage of ALD growth, more s pecifically on SiO2/Si(001)-2x1 like surfaces. The proposed many-step mechanisms, similar to those discussed for the gas phase, confirmed again the strong reactivity of H2O molecule with on-surface Aluminum hydroxymethylides, and responds strong endothemically as for the hydroxylation of Zirconium and Hafnium on-surface hydroxychlorides. The last two proved a very similar surface chemistry. Finally the cooperative effects of H2O molecules have been considered in our models of reactions, and have revealed dramatic influences on the reactivity Zirconium- and Hafnium hydroxychlorides surfaces. Our results proved the importance of both cooperative interactions of on-surface complexes and H2O molecules in the case of the Zirconia and HafniaÓALD growth, while for Aluminum oxide, presently considered ideal for ALD growth, these effects seem of secondary importance

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Gao, Pengcheng. "Matériaux carbonés nanostructurés pour supercapacités électrochimiques." Thesis, Montpellier 2, 2014. http://www.theses.fr/2014MON20028/document.

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Abstract:

Différents matériaux carbonés nanostructurés ont été synthétisés et mis en oeuvre comme matériaux supercapacitifs à double couche électrochimique (EDLC) ou comme substrats de matériaux pseudocapacitifs avec pour objectif d'augmenter leur densité de puissance. Nous avons ainsi développé une méthode de synthèse simple et originale de carbures de silicium (SiC) qui procède par une réduction topotactique d'un composite silice/carbon par le magnésium. Du fait de la température de synthèse inférieure à 800°C, SiC résultant conserve la morphologie et/ou la structure poreuse du précurseur composite. Par cette approche, nous pouvons moduler la structure poreuse ordonnée de SiC à façon, développer des porosités hiérarchiques méso/macro, préparer des feuillets ou des fibres de SiC. Les différentes formes de SiC ont été converties par chloration en autant de carbones, opération introduisant une microporosité supplémentaire. En électrolyte organique, ces carbones à porosité hierarchique combinent à la fois des capacités importantes issues de la microporosité mais également des performances inégalées en terme de puissance du fait de la méso ou macro-porosité associée. Dans une approche différente, des feuillet de graphène ont été décorés par voie sol-gel non-hydrolytique (micro-onde en milieu alcool benzilique) par des nanoparticules de FeOx. Le composite FeOx/graphene résultant combine simultanément les comportements EDLC et pseudocapacitif du graphène et de FeOx. Du fait de sa structure particulière, le composite FeOx/graphene conserve les performances en puissance du graphène auxquelles s'ajoutent celles d'énergie de FeOx. Nous avons également décoré des nanofibres de carbone avec des carbones mésoporeux. Après dépôt de MnO2 birnessite, les composites gagnent à la fois en capacité et en puissance en particulier avec des carbones présentant des pores supérieurs à 10nm
Various nanostructured carbon materials were synthesized and further served as active materials of electrical double layer capacitor or substrates of pseudocapacitive materials in order to improve power capability of corresponding supercapacitor. On the one hand, a simple synthesis of porous silicon carbides (SiCs) was achieved by performing a topotactic thermal reduction by magnesium (Mg) of a silica/ carbon composite. Thanks to the low synthetic temperature (below 800 ºC), the SiCs well preserved the pristine skeletons of their silica/carbon precursors. Successively, the SiCs with diverse porous structures from their silica/carbon precursor emerged, e.g. ordered tunable mesoporous SiCs, 3D-hierarchical meso and macroporous SiC, SiC nanosheet and SiC nanofiber. Furthermore, the porous SiCs derived from magnesio-thermal reduction were reduced to hierarchical carbons with newborn narrow distributed microporosity by chlorination. In an organic electrolyte, the hierarchical carbon combines the high specific capacitance from narrow distributed microporosity and the outstanding rate capability from ordered-arranged meso or macroporosity that make it promising for high power and energy density capacitor. On the other hand, a “benzyl alcohol route” has been used to decorate RGO nanosheets with FeOx nanoparticles. The resulting FeOx/ RGO composite, due to their hybrid nanostructure, combine both EDLC capacitive and pseudocapacitive bahaviors of RGO and FeOx, respectively. Thanks to the laminated RGO and nano FeOx particles film, the resulting composite gains the same power capability as RGO and a higher energy density than raw FeOx. Furthermore, mesoporous carbon was introduced to adorn the CNF surface through self-assemble of resol, carbon nanofiber(CNF) and Pluronic@127. After further coating with birnessite-MnO2, the composite electrode gains extra capacitance and power improvement in presence of superficially coating mesoporous carbon with pore size larger than 10nm

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Weimmerskirch, Jennifer. "Propriétés de luminescence et caractérisation structurale de films minces d'oxydes de silicium dopés au cérium et codopés cérium-ytterbium." Thesis, Université de Lorraine, 2014. http://www.theses.fr/2014LORR0180/document.

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Abstract:

Ce travail de thèse concerne l’élaboration et la caractérisation chimique et structurale de couches minces d’oxyde de silicium dopées avec des terres rares ainsi que l’étude de leurs propriétés de photoluminescence. Les films sont dopées avec du cérium. Le co-dopage cérium et ytterbium est également étudié dans le cas des couches de SiO2. Il est montré que dans les oxydes de composition SiO1, le cérium joue un rôle important dans la structure et l’organisation chimique de l’oxyde, notamment en favorisant la démixtion de l’oxyde. L’exposition à un faisceau laser focalisé engendre une démixtion locale favorisée par le cérium. Pour les films minces de SiO1,5 contenant à la fois du cérium et des nanocristaux de silicium, les différentes étapes de la séparation de phase entre nanocristaux de Si et agrégats riches en Ce ont été mises en évidence, notamment par sonde atomique tomographique et par microscopie électronique à balayage en transmission. Les propriétés de luminescence des dopants sont discutées en lien avec la microstructure de la matrice hôte. Pour tous ces systèmes, la formation d’un silicate de cérium de composition Ce2Si2O7 à haute température (> 1100°C) a été mise en évidence. Le cérium présent sous forme d’ions isolés ou dans un silicate émet intensément dans le bleu (400 nm) à température ambiante ce qui pourrait être intéressant pour le développement de diodes bleues en filière Si. Enfin, un transfert d’énergie des ions Ce3+ vers les ions Yb3+ a été mis en évidence dans les films minces de SiO2 ouvrant ainsi la voie à de possibles applications dans le domaine du solaire photovoltaïque
This thesis concerns the structural characterization and the photoluminescence properties of thin silicon oxide films doped with rare earths The films are doped with cerium. The co-doping with both cerium and ytterbium is also studied in the case of SiO 2 layers. It is shown that in oxides with composition SiO1, cerium plays an important role in the structure and chemical organization of the oxide, in particular by promoting phase separation of the oxide. The exposure to a focused laser beam generates a local demixtion favored by cerium. For thin SiO1,5 films containing both cerium and silicon nanocrystals, we are able to follow the phase separation occuring between Si nanocrystals and Ce rich aggregates using both atom probe tomography and scanning transmission electron microscopy. The luminescence properties of dopants are discussed in connection with the microstructure of the host matrix. For all these systems, the formation of a cerium silicate with composition Ce2Si2O7 is observed at high temperature (> 1100 ° C). The cerium present either as isolated Ce3+ ions or in a silicate emits intensely at 400 nm (blue) at room temperature, which might be of interest for the development of blue light emitting diodes fully compatible with the Si technology. Finally, an energy transfer from Ce3+ ions to Yb3+ ions is demonstrated in thin SiO2 films opening the route to possible applications in the field of photovoltaics

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Demoulin, Rémi. "Etude structurale et cartographie du dopage dans des oxydes nanostructurés à base de sillicium." Thesis, Normandie, 2019. http://www.theses.fr/2019NORMR086/document.

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Abstract:

La modification des propriétés optiques et électriques du silicium apportée par la réduction en taille, notamment due aux effets de confinement quantique des porteurs de charges, est aujourd'hui bien connue et a permis le développement de nouveaux systèmes en optoélectronique. Comme dans le cas du silicium massif, le dopage devrait permettre d'optimiser les propriétés du silicium nanostructuré. Cependant, les caractéristiques du dopage dans le silicium nanostructuré sont encore mal comprises et de nombreux questionnements, concernant la localisation des impuretés ainsi que leur état d'activation, restent en suspens. De plus, l'environnement des impuretés semble avoir une influence majeure sur l'ensemble des propriétés. Cette thèse vise à mieux comprendre les caractéristiques structurales du dopage à l'échelle atomique en fonction de la nature de l'impureté, de la matrice hôte et de la technique d'élaboration. Pour cela, nous avons étudié deux types de système en sonde atomique tomographique. Le premier concerne un dopage aux ions de terres rares dans les silicates d'hafnium. Nous avons mis en évidence que la formation de nano-grains de HfO2 cristallisés sous la forme cubique permet un transfert d'énergie efficace vers les ions praséodyme. Le second porte sur les dopages de type n et p de nanocristaux de silicium insérés dans la silice. Nous avons démontré l'introduction des impuretés de type n (As, P) au cœur des nanocristaux, indépendamment de la technique d'élaboration, permettant de réaliser des forts dopages. Un comportement différent a été mis en évidence pour les impuretés de type p, avec l'accumulation de Bore aux interfaces entre les nanocristaux et la matrice
The change of silicon optical and electrical properties induced by size reduction, due to the quantum confinement of charged carriers, is a well-known effect and allowed to develop new optoelectronic devices. As in bulk silicon, doping should allow to optimize these properties in nanostructured silicon. However, the characteristics of doping of nanostructured silicon still misunderstood and many questions, concerning the location of impurities and their activation state, remain unanswered. Moreover, in these materials, the environment of impurities seems to inuence strongly all of their properties. The purpose of this thesis is to get a better understanding of structural characteristics of doping at the atomic scale in function of the nature of the impurity, the host matrix, and the elaboration technic. In this way, we have investigated two di_erent systems using atom probe tomography. The first concerns a rare earth doping of hafnium silicates. We have evidenced that the clustering of HfO2 nano-grains crystallized in their cubic form induced an efficient energy transfer with praseodymium ions. The second system concern the n and p type doping of silicon nanocrystals embedded in silica. We have demonstrated the important introduction of n type impurities (As, P) in the core of every nanocrystals, independently of the elaboration technic. This introduction of impurities should allow the formation of highly doped silicon nanocrystals. A different behavior has been observed in the case of p type doping, represented by the aggregation of Boron at the interface between the nanocrystals and the silica matrix

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Steveler, Émilie. "Etude des mécanismes de photoluminescence dans les nitrures et oxydes de silicium dopés aux terres rares (Er, Nd)." Thesis, Université de Lorraine, 2012. http://www.theses.fr/2012LORR0109/document.

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Abstract:

Ce travail de thèse est dédié à l'étude des transitions radiatives dans les matériaux de nitrure et d'oxyde de silicium dopés aux ions de terres rares (Er3+, Nd3+). La caractérisation optique des films minces élaborés par évaporation thermique est basée sur la spectroscopie de photoluminescence. Les études menées s'inscrivent dans la recherche de processus d'excitation indirecte des ions Er3+ et Nd3+ dans des matrices à base de silicium. Dans les nitrures et oxynitrures de silicium, un processus de transfert d'énergie permettant l'excitation indirecte des ions Er3+ est mis en évidence. Pour les couches minces amorphes, le couplage est attribué à des états électroniques localisés dans la bande interdite de la matrice. Pour les films recuits à haute température, les nanocristaux de silicium (nc-Si) jouent un rôle majeur dans l'excitation indirecte de l'erbium. Dans les matrices d'oxyde de silicium, l'existence de processus d'excitations directe et indirecte des ions Nd3+ est démontrée. Pour les films amorphes, l'excitation indirecte du Nd se fait via des états électroniques localisés dans la bande interdite de la matrice. Pour les films recuits au-delà de 1000 °C, les nc-Si jouent le rôle de sensibilisateurs pour les ions Nd3+. Les résultats suggèrent que l'excitation indirecte des ions Nd3+ grâce aux états localisés dans la bande interdite de la matrice pourrait être plus efficace que l'excitation via les nc-Si
This thesis is devoted to the study of radiative transitions in rare-earth (Er, Nd) doped silicon oxide and silicon nitride thin films. The optical characterization of thin films prepared by thermal evaporation is based on photoluminescence spectroscopy. In this work, we investigate indirect excitation processes of Er3+ and Nd3+ ions in silicon based materials. In silicon nitride and silicon oxinitride, an energy transfer leading to the indirect excitation of Er3+ ions is demonstrated. For amorphous samples, the sensitization of Er3+ ions is attributed to localized electronic states in the matrix bandgap. For samples annealed at high temperature, silicon nanocrystals play a major role in the indirect excitation of erbium. In silicon oxide thin films, we evidences that both direct and indirect excitation processes of Nd3+ ions occur. For amorphous samples, indirect excitation occurs thanks to localized electronic states in the matrix bandgap. For samples annealed at temperatures above 1000 °C, silicon nanocrystals are sensitizers of Nd3+ ions. Results suggest that indirect excitation thank to localized states in the matrix bandgap could be more efficient than indirect excitation thanks to silicon nanocrystals

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Sarpi, Brice. "Etude in-situ de la formation d'oxyde ultra-mince de magnésium sur substrats métalliques et semi-conducteurs." Thesis, Aix-Marseille, 2016. http://www.theses.fr/2016AIXM4329/document.

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Abstract:

Ce travail de thèse s’est inscrit dans un cadre fondamental d’étude de la formation contrôlée d’oxydes en couches ultra-minces. Un bâti ultra-vide dédié à la croissance contrôlée de ces oxydes et à leur analyse in-situ (STM-STS, AES et LEED) a été développé. Par une méthode originale de phases alternées de dépôt d’une monocouche atomique de Mg et oxydation à RT, les mécanismes impliqués dans la formation de deux systèmes à fort potentiel applicatif : MgO/Si(100) et MgO/Ag(111) ont été étudiés .Le système MgO/Si(100) a révélé la formation d’une couche ultra-mince de Mg2Si à l’interface entre le MgO et le substrat. En bon accord avec les calculs thermodynamiques réalisés, une cristallisation de cette couche interfaciale dans un processus de dissociation partielle du Mg2Si en MgO à température ambiante a été observée. Identifiée ex-situ par TEM, la relation d’épitaxie associée à cette cristallisation a permis de conclure à la formation d’une hétérostructure MgO / Mg2Si (11-1) / Si(001), témoignant d’une grande qualité d’interface avec le silicium et de la formation d’une couche ultra-mince et amorphe de MgO homogène et isolante (gap de 6 eV).Pour le système MgO/Ag(111), nos résultats expérimentaux couplés aux calculs ab initio de nos partenaires du LAAS ont révélé l’absence de formation d’un alliage de surface ainsi qu’une croissance « liquid-like » du magnésium à RT. Un double empilement O/Mg/O/Mg/Ag(111) suivi d’un recuit UHV à 430°C a ensuite permis la stabilisation d’une couche ultra-mince polaire de MgO(111) qui a été caractérisée par LEED et STM-STS. Les propriétés physico-chimiques et origines possibles de stabilité de cet oxyde polaire ont ensuite été discutées
This PhD work was dedicated to studying the fundamental mechanisms driving the controlled growth of ultra-thin oxide films. An experimental set-up was designed to finely control the growth parameters under UHV conditions while allowing the study of such oxide layers in situ with STM-STS, AES and LEED. Using an original method based on alternate cycles of Mg monolayer adsorption and RT oxidation, we focused on the formation of systems exhibiting a wide range of potential applications: MgO/Si(100) and MgO/Ag(111). The MgO/Si(100) system revealed the growth of an ultra-thin Mg2Si layer at the interface between the MgO and the silicon. In agreement with thermodynamic calculations, a crystallization of this interlayer driven by a partial decomposition of the Mg2Si to a MgO oxide was shown to occur at RT. From ex situ TEM experiments, the involved epitaxial relationship highlighted the formation of an MgO / Mg2Si (11-1) / Si(001) heterostructure. A sharp interface with the silicon was formed, as much as an ultra-thin and amorphous MgO layer exhibiting both a good homogeneity and a high insulating character (bandgap of 6 eV).In the MgO/Ag(111) system, no interfacial alloy formation and a « liquid-like » growth for the Mg were evidenced at RT, using our experimental results coupled with the ab initio calculations performed by our co-workers at LAAS laboratory. Later, a double-layering O/Mg/O/Mg/Ag(111) grown at RT followed by UHV annealing at 430°C resulted in the stabilization of a polar MgO(111) ultra-thin film, which was characterized using LEED and STM-STS. The physicochemical properties of this polar oxide and the potential origin of its stability were discussed

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Sciancalepore, Corrado. "Intégration hétérogène III-V sur silicium de microlasers à émission par la surface à base de cristaux photoniques." Phd thesis, Ecole Centrale de Lyon, 2012. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00915280.

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Abstract:

La croissance continue et rapide du trafic de données dans les infrastructures de télécommunications, impose des niveaux de débit de transmission ainsi que de puissance de traitement de l'information, que les capacités intrinsèques des systèmes et microcircuits électroniques ne seront plus en mesure d'assurer à brève échéance : le développement de nouveaux scenarii technologiques s'avère indispensable pour répondre à la demande de bande passante imposée notamment par la révolution de l'internet, tout en préservant une consommation énergétique raisonnable. Dans ce contexte, l'intégration hétérogène fonctionnelle sur silicium de dispositifs photoniques à émission par la surface de type VCSEL utilisant des miroirs large-bandes ultra-compacts à cristaux photoniques constitue une stratégie prometteuse pour surmonter l'impasse technologique actuelle, tout en ouvrant la voie à un développement rapide d'architectures et de systèmes de communications innovants dans le cadre du mariage entre photonique et micro-nano-électronique.

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Pansiot, Julien. "Élaboration, caractérisation et modélisation de nouvelles varistances à base de dioxyde d’étain." Thesis, Lyon 1, 2010. http://www.theses.fr/2010LYO10032.

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Abstract:

Des investigations ont été menées concernant la caractérisation des céramiques semi-conductrices à matrice SnO2, en particulier dans des domaines de densités de courant et de champs électriques élevés. L’ensemble du procédé d’élaboration a été analysé et optimisé, de manière à obtenir des composés aux propriétés électriques aptes à l’application varistance. L’addition de plusieurs dopants a été étudiée, et deux éléments ont donné lieu à un comportement électrique remarquable. Le dopage des grains de SnO2 par l’aluminium (III) permet d’accroître leur conductivité apparente et de ce fait, d’obtenir des composants dont la plage de fonctionnement est équivalente à celle observée pour des varistances ZnO. Le silicium apparaît aux joints de grains dans la microstructure des céramiques. Il réduit fortement la surface effective des joints de grains, entrainant une diminution importante de la zone de fonctionnement des varistances. Simultanément, la caractéristique courant-tension est quasi-idéale avec des coefficients de non-linéarité supérieurs à 100 et des profils de variation similaires à ceux observés pour les diodes Zener. La modélisation du mécanisme de conduction au niveau d’un joint de grain SnO2-SnO2 suggère que ces céramiques présentent un potentiel théorique supérieur aux céramiques à base de ZnO du fait d’une largeur de bande interdite plus importante. Enfin, un comparatif technico-économique succinct a ensuite été proposé, afin d’illustrer la compétitivité des deux matériaux pour l’application varistance
Many investigations have been conducted on semiconductive ceramics with a tin dioxide matrix, particularly in the high electric field and high current density ranges. The sintering process has been optimized, in order to obtain compounds with electrical properties compatible with the varistor application. Among the many dopants studied, two elements produced a remarkable electrical behavior. By doping SnO2 grains with Aluminium (III) allows an increase of their apparent conductivity and hence, widens the working range of tin oxide based compounds, up to the ZnO varistors ones. It appears that the silicium is located on the grain boundaries in the ceramic microstructure. This element reduces strongly the effective surface of the grain boundaries and causes an important diminution of the varistors working range. Simultaneously, the current-voltage behavior appears to be like those observed for a Zener diode, with non-linearity coefficients higher than 100 and nearly ideal variation profiles. The conduction modelling in the SnO2-SnO2 grain boundary area reflects that these ceramics present theoretically a higher potential than ZnO based ceramics, due to a wider SnO2 bandgap. A brief technico-economical comparison has been proposed in order to highlight the competitiveness between the two materials for the varistor applications

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Ourak, Mohamed. "Génération d'ondes élastiques de surface focalisées et applications au contrôle non destructif des céramiques." Valenciennes, 1985. https://ged.uphf.fr/nuxeo/site/esupversions/08205281-2eb2-4571-a6c1-9b61b8e5992e.

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Abstract:

On passe en revue les diverses méthodes de contrôle non destructif et on présente en particulier les techniques de générations et détection des ondes de surface sur matériaux non piézoélectriques. On discute des problèmes de conversion d'une onde plane de volume en une onde de surface. On présente la réalisation de la sonde à ondes de surface focalisées et les performances attendues à partir de modèles théoriques simples. On décrit les montages expérimentaux ayant permis la caractérisation de la sonde et on confronte les résultats obtenus à la théorie précédemment exposée. On présente l'application des ondes de surface focalisées au cas de deux matériaux non piézoélectriques: l'alumine et le carbure de silicium, dans lesquels on relève le profil de défauts non apparents.

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Mierzwa, Maciej. "Électrodes macroporeuses d’oxyde d’indium dopé à l’étain préparées par électrofilage pour l’analyse spectroélectrochimique." Thesis, Université de Lorraine, 2017. http://www.theses.fr/2017LORR0330/document.

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Abstract:

Il y a un intérêt croissant concernant la découverte de nouvelles méthodes commercialement viables pour réaliser des analyses spectro-électrochimiques — combinant des techniques électrochimiques et spectrales. Pour ce faire, nous avons préparé un matériau d'électrode transparent et conducteur, l’oxyde d’indium dopé à l’étain. Nous avons utilisé la technique d’électrofilage conduisant à la formation de fibres très fines avec une surface spécifique élevée. Ces électrodes ont ensuite été recouvertes d'une couche supplémentaire de silice poreuse et fonctionnalisée pour maximiser la surface spécifique et introduire des propriétés de détection supplémentaires. Le dispositif a été utilisé dans la détection du bleu de méthylène qui est un colorant industriel mais également un polluant environnemental. il a été mis en évidence qu’avec l'utilisation d'une telle électrode, il était possible de détecter des concentrations inférieures aux niveaux environnementaux nocifs. Enfin, les électrodes fonctionnalisées ont également été utilisées avec succès pour générer une luminescence plus intense et plus stable, ce qui ouvre de nouvelles perspectives pour la conception de capteurs spectroélectrochimiques
There is a growing interest in finding new and commercially viable methods of performing a spectroelectrochemical analysis which combines electrochemical and spectral techniques. For this purpose, an electrode material that is transparent and conductive needs to be prepared. In this work, such electrode was prepared by electrospinning which is a technique capable of forming very thin fibers with high surface area. Those electrodes were also covered with additional layer of porous and functionalized silica to maximize the surface area and introduced additional sensing properties. This material was used in the detection of methylene blue which is an industrial dye and an environmental pollutant. It was found that using such electrode it was possible to detect concentrations that are smaller than the harmful environmental levels. Finally, the layers were also used with success to generate luminescence which is opening new prospects for the design of spectroelectrochemical sensors

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Ouaida, Rémy. "Vieillissement et mécanismes de dégradation sur des composants de puissance en carbure de silicium (SIC) pour des applications haute température." Thesis, Lyon 1, 2014. http://www.theses.fr/2014LYO10228/document.

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Abstract:

Dans les années 2000, les composants de puissance en carbure de silicium (SiC) font leur apparition sur le marché industriel offrant d'excellentes performances. Elles se traduisent par de meilleurs rendements et des fréquences de découpage plus élevées, entrainant une réduction significative du volume et de la masse des convertisseurs de puissance. Le SiC présente de plus un potentiel important de fonctionnement en haute température (>200°C) et permet donc d'envisager de placer l'électronique dans des environnements très contraints jusqu'alors inaccessibles. Pourtant les parts de marche du SiC restent limitées dans l'industrie vis à vis du manque de retour d'expérience concernant la fiabilité de ces technologies relativement nouvelles. Cette question reste aujourd'hui sans réponse et c'est avec cet objectif qu'a été menée cette étude axée sur le vieillissement et l'analyse des mécanismes de dégradation sur des composants de puissance SiC pour des applications haute température. Les tests de vieillissement ont été réalisés sur des transistors MOSFET SiC car ces composants attirent les industriels grâce à leur simplicité de commande et leur sécurité "normalement bloqué" (Normally-OFF). Néanmoins, la fiabilité de l'oxyde de grille est le paramètre limitant de cette structure. C'est pourquoi l'étude de la dérive de la tension de seuil a été mesurée avec une explication du phénomène d'instabilité du VTH. Les résultats ont montré qu'avec l'amélioration des procédés de fabrication, l'oxyde du MOSFET est robuste même pour des températures élevées (jusqu'à 300°C) atteintes grâce à un packaging approprié. Les durées de vie moyennes ont été extraites grâce à un banc de vieillissement accéléré développé pour cette étude. Des analyses macroscopiques ont été réalisées afin d'observer l'évolution des paramètres électriques en fonction du temps. Des études microscopiques sont conduites dans l'objectif d'associer l'évolution des caractéristiques électriques par rapport aux dégradations physiques internes à la puce. Pour notre véhicule de test, la défaillance se traduit par un emballement du courant de grille en régime statique et par l'apparition de fissures dans le poly-Silicium de la grille. Pour finir, une étude de comparaison avec des nouveaux transistors MOSFET a été réalisée. Ainsi l'analogie entre ces composants s'est portée sur des performances statiques, dynamiques, dérivé de la tension de seuil et sur la durée de vie moyenne dans le test de vieillissement. Le fil rouge de ces travaux de recherche est une analyse des mécanismes de dégradation avec une méthodologie rigoureuse permettant la réalisation d'une étude de fiabilité. Ces travaux peuvent servir de base pour toutes analyses d'anticipation de défaillances avec une estimation de la durée de vie extrapolée aux températures de l'application visée
Since 2000, Silicon Carbide (SiC) power devices have been available on the market offering tremendous performances. This leads to really high efficiency power systems, and allows achieving significative improvements in terms of volume and weight, i.e. a better integration. Moreover, SiC devices could be used at high temperature (>200°C). However, the SiCmarket share is limited by the lack of reliability studies. This problem has yet to be solved and this is the objective of this study : aging and failure mechanisms on power devices for high temperature applications. Aging tests have been realized on SiC MOSFETs. Due to its simple drive requirement and the advantage of safe normally-Off operation, SiCMOSFET is becoming a very promising device. However, the gate oxide remains one of the major weakness of this device. Thus, in this study, the threshold voltage shift has been measured and its instability has been explained. Results demonstrate good lifetime and stable operation regarding the threshold voltage below a 300°C temperature reached using a suitable packaging. Understanding SiC MOSFET reliability issues under realistic switching conditions remains a challenge that requires investigations. A specific aging test has been developed to monitor the electrical parameters of the device. This allows to estimate the health state and predict the remaining lifetime.Moreover, the defects in the failed device have been observed by using FIB and SEM imagery. The gate leakage current appears to reflect the state of health of the component with a runaway just before the failure. This hypothesis has been validated with micrographs showing cracks in the gate. Eventually, a comparative study has been realized with the new generations of SiCMOSFET

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Waechtler, Thomas, Steffen Oswald, Nina Roth, Heinrich Lang, Stefan E. Schulz, and Thomas Gessner. "ALD of Copper and Copper Oxide Thin Films For Applications in Metallization Systems of ULSI Devices." Universitätsbibliothek Chemnitz, 2008. http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bsz:ch1-200800914.

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Abstract:

As a possible alternative for growing seed layers required for electrochemical Cu deposition of metallization systems in ULSI circuits, the atomic layer deposition (ALD) of Cu is under consideration. To avoid drawbacks related to plasma-enhanced ALD (PEALD), thermal growth of Cu has been proposed by two-step processes forming copper oxide films by ALD which are subsequently reduced.

This talk, given at the 8th International Conference on Atomic Layer Deposition (ALD 2008), held in Bruges, Belgium from 29 June to 2 July 2008, summarizes the results of thermal ALD experiments from [(ⁿBu₃P)₂Cu(acac)] precursor and wet O₂. The precursor is of particular interest as it is a liquid at room temperature and thus easier to handle than frequently utilized solids such as Cu(acac)₂, Cu(hfac)₂ or Cu(thd)₂. Furthermore the substance is non-fluorinated, which helps avoiding a major source of adhesion issues repeatedly observed in Cu CVD.

As result of the ALD experiments, we obtained composites of metallic and oxidized Cu on Ta and TaN, which was determined by angle-resolved XPS analyses. While smooth, adherent films were grown on TaN in an ALD window up to about 130°C, cluster-formation due to self-decomposition of the precursor was observed on Ta. We also recognized a considerable dependency of the growth on the degree of nitridation of the TaN. In contrast, smooth films could be grown up to 130°C on SiO₂ and Ru, although in the latter case the ALD window only extends to about 120°C. To apply the ALD films as seed layers in subsequent electroplating processes, several reduction processes are under investigation. Thermal and plasma-assisted hydrogen treatments are studied, as well as thermal treatments in vapors of isopropanol, formic acid, and aldehydes. So far these attempts were most promising using formic acid at temperatures between 100 and 120°C, also offering the benefit of avoiding agglomeration of the very thin ALD films on Ta and TaN. In this respect, the process sequence shows potential for depositing ultra-thin, smooth Cu films at temperatures below 150°C.

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Liu, Li. "Évaluation de la propreté des alliages d'aluminium de fonderie A356.2 et C357 à l'aide de la technique PoDFA /." Thèse, Chicoutimi : Université du Québec à Chicoutimi, 1997. http://theses.uqac.ca.

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Dellinger, Eric-Antoine. "Fonctionnalisation de surfaces d'oxydes par chimie thiol-ène pour le contrôle de l'adsorption protéique et de l'adhésion cellulaire." Thesis, Paris 6, 2014. http://www.theses.fr/2014PA066332.

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Abstract:

Ce travail a pour objectif l’élaboration de surfaces permettant le contrôle de l’adsorption protéique et de l’adhésion cellulaire. Deux axes d’études permettent de répondre à cette problématique : d’une part l’optimisation des conditions de greffage par réaction thiol-ène de chaînes éthylène glycol (OEG ou PEG) comportant une fonction thiol sur une monocouche auto-assemblée de trichlorosilane d’undécényle, d’autre part la caractérisation chimique de surface (mesures d’angle de contact, ellipsométrie, microscopie de fluorescence, infrarouge en réflexion totale atténuée IR-ATR, spectroscopie de photoélectrons induits par rayons X XPS, spectrométrie de masse d’ions secondaires à temps de vol ToF-SIMS) à l’issue de chaque étape de traitement. L’étude méthodologique des conditions de greffage thiol-ène montre la mise au point d’un système bicouche structuré après 1 minute de réaction pour le greffage OEG, 1 heure pour le greffage PEG. Par l’emploi de divers substrats (oxyde de silicium, titane, verre), différentes molécules OEG-thiol ou PEG-thiol (longues de 7 à 220 unités éthyléniques, terminées –méthyle, -carboxyle ou –amine), nous mettons en avant les déclinaisons possibles de cette stratégie. Ces terminaisons chimiques conduisent, au choix, à l’inhibition de l’adsorption protéique ou à l’adsorption de biomolécules, albumine de sérum bovin (BSA) ou fibronectine (Fn), permettant de faire de l’adhésion spécifique. Le contrôle, dans le plan de l’échantillon, des zones exposées à la lumière par photochimie lors du greffage thiol-ène autorise le photopatterning des surfaces permettant la maîtrise de l’adsorption protéique et également de l’adhésion cellulaire à la surface
The aim of this work is to design surfaces allowing controlling cellular adhesion by the study of protein adsorption and cell adhesion. Two main parts were investigated in order to answer this challenge: on one side the optimization of grafting conditions using the thiol-ene reaction of thiol-terminated ethylene glycol chains (OEG or PEG) on a undecenyltrichlorosilane self-assembled monolayer, on the other side the surface chemical characterization (angle contact measurement, ellipsometry, fluorescence microscopy, attenuated total reflection infrared IR-ATR, X-ray Photoelectron Spectroscopy XPS, Time-of-Flight Secondary Ion Mass Spectrometry ToF-SIMS) after each reaction step. The methodological investigation of thiol-ene grafting conditions exhibits the development of a bilayer structured system after a 1 minute reaction time concerning OEG grafting, 1 hour in case of PEG grafting. By using different substrates (silicon oxide, titanium, glass), different molecules OEG-thiol or PEG-thiol (from 7 to 220 ethylene unit long, methyl-, carboxyl- or amine-terminated), we highlight the range of available versions of this strategy. These chemical extremities lead on demand either to protein adsorption inhibition or to biomolecule adsorption, bovine serum albumin (BSA) or fibronectin (Fn) giving access to specific adhesion.By controlling the light-exposed areas in the sample plan, the photochemistry occurring during the thiol-ene grafting allows to design surface patterning for addressing both protein adsorption and cell adhesion on the sample surface

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Guilhalmenc, Caroline. "Étude des mécanismes de création de défauts lors de la réalisation de structures minces silicium-sur-isolant par les procédés SIMOX Faible Dose et Smart-Cut®." Grenoble INPG, 1997. http://www.theses.fr/1997INPG0135.

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Abstract:

Les matériaux silicium-sur-isolant (SOI) présentent de nombreux avantages pour la production de nouvelles générations de circuits intégrés fonctionnant à très basses tensions. Ils constituent désormais l’une des voies principales de recherche dans le domaine de la micro-électronique à très grande densité d’intégration. Pour cela, il est nécessaire de mettre au point des technique permettant d’obtenir des matériaux SOI de bonne qualité, capables de rivaliser avec le silicium massif. Les mécanismes de création de défauts lors de la réalisation de deux types de substrats SOI, SIMOX Faible Dose et UNIBOND® (obtenus respectivement par les techniques SIMOX et Smart-Cut®), ont été étudiés. Après implantation de faibles doses d’oxygène (technique SIMOX), la formation de couches enterrées d’oxydes au cours du recuit à haute température a été appréhendée. L’étude des mécanismes de croissance et de coalescence des précipités d’oxydes à haute température a permis d’améliorer la qualité diélectrique des couches enterrées de silice. Enfin, une étude systématique des défauts (dislocations, fautes d’empilement) et des propriétés électriques des films de silicium de ces deux matériaux, a été menée par différentes techniques de caractérisation. Elle constitue la première synthèse comparative des qualités de ces matériaux SOI, qui présentent actuellement un fort potentiel pour la réalisation de circuits intégrés très performants
Silicon on insulator materials are very attractive for the production of new generation circuits for low voltage applications. To face the bulk silicon industry and to respond to the increasing interest for the ultra large scale integration, techniques for the formation of high quality SOI material are required. Defect generation mechanisms during the synthesis of two SOI substrates, Low Dose SIMOX and UNIBOND® (elaborated with the SIMOX and Smart-Cut® techniques, respectively), have been investigated. After low dose oxygen implantation (SIMOX process), the formation of buried oxide layers during high temperature annealing has been studied. The buried oxide dielectric quality has been improved with the understanding of oxide precipitate growth and ripening mechanism. Finally, a systematic study has been performed on the top silicon films in order to characterize the crystalline defects (dislocations, stacking faults) and the electrical properties of these two materials. This corresponds to the first results concerning the comparison of these new promising SOI materials for the production of high performance integrated circuits

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Habibi, Nasser. "Evaluation of inclusions and oxides in the Al-SI alloys using prefil technique." Thèse, Chicoutimi : Université du Québec à Chicoutimi, 2002. http://theses.uqac.ca.

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Raynal, Pierre-Edouard. "Etude et mise au point de procédés avancés de préparations de surface pour l’intégration de nouveaux matériaux en micro/nanoélectronique." Thesis, Université Grenoble Alpes (ComUE), 2019. http://www.theses.fr/2019GREAT087.

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Abstract:

L’intégration à basse température de matériaux avancés, tels que le SiGe, est un challenge dans la fabrication industrielle de nouvelles technologies de transistors (CMOS, FINFET, etc.). Si l’intérêt de tels alliages n’est plus à démontrer (gain sur la mobilité dans le canal des pMOS, stresseur...) et s’illustre d’ores et déjà par leur utilisation dans les nœuds technologiques les plus avancés (14 nm et en-dessous). L’intégration du matériau se trouve néanmoins confrontée à deux problématiques majeures : i) un budget thermique limité (<700°C) et ii) une forte sensibilité au phénomène de réoxydation à l’air. Ces deux problématiques sont critiques et doivent être inévitablement prises en compte lors des préparations de surfaces désoxydantes avant une épitaxie ou un dépôt. C’est dans ce contexte que s’inscrit cette thèse de doctorat dans laquelle nous nous sommes attachés à étudier et caractériser différentes approches afin d’obtenir une surface de SiGe exempte d’oxyde et de contaminants. Le cœur de ce travail a notamment été de montrer que la combinaison d’une séquence chimique spécifique combinée à un plasma déporté NF3/NH3 (utilisé usuellement pour la désoxydation du silicium), permettait d’améliorer l’efficacité des préparations de surfaces standards à basses températures. L’analyse XPS (Spectrométrie Photoélectronique de rayons X) nous a en effet permis de démontrer que les chimies oxydantes (de type SC1, SPM, ozone) conduisent à la formation d’oxydes chimiques de SiGe fortement déplétés en Germanium. L’utilisation d’un plasma déporté type Siconi®, sur ces oxydes chimiques dits « silicium-riches », permet un gain significatif dans le retrait de la contamination surfacique en Oxygène. Cette stratégie a notamment permis l’élimination des oxydes jusqu’à atteindre la limite de détection de l’XPS et du SIMS (Spectrométrie de Masse à Ionisation Secondaire). Néanmoins, nous avons pu constater que l’utilisation de telles préparations de surface s’avérait délétère vis-à-vis de la qualité morphologique de la couche de SiGe ré-épitaxiée (apparition de défauts sous forme d’ilots). Ces défauts 3D ont pu être éliminés par la proposition d’une solution innovante incluant l’utilisation de gaz spécifiques lors de la phase de recuit précédant l’épitaxie. Enfin, l’utilisation d’une stratégie couplant traitement humide et plasma in-situ a aussi démontré toute son efficacité sur d’autres matériaux sensibles à la réoxydation, tels que le GaAs et le GeSn, destinés à une intégration sur Si (logique, photonique…)
The low-temperature integration of advanced materials, such as SiGe, is a challenge in the industrial manufacturing of new transistor technologies (CMOS, FINFET, etc.). If the interest of such alloys is largely proved (gain on the mobility in the pMOS channel, stressor ...) and is already illustrated by their use in the most advanced technological nodes (14 nm and below). The integration of the material is nevertheless confronted with two major problems: i) a limited thermal budget (<700 ° C) and ii) a high sensitivity to the phenomenon of reoxidation in air. These two issues are critical and must be taken into account for the surface preparation prior to epitaxy or deposition. It is in this context that this thesis was started. We focused on studying and characterizing different approaches in order to obtain a surface of SiGe free of oxide and contaminants with a low thermal budget (<700 ° C). The core of this work was to show that the combination of a specific chemical sequence combined with a remote plasma NF3/NH3 (usually used for the deoxidation of silicon), allowed to improve the efficiency of standard surface preparations to low temperatures. XPS analysis (X-ray Photoelectron Spectrometry) has allowed us to demonstrate that oxidative chemistries (SC1, SPM, ozone) lead to the formation of highly depleted SiGe chemical oxides in Germanium. The use of a remote plasma type Siconi®, on these so-called "silicon-rich" chemical oxides, allows a significant gain in the removal of surface oxygen contamination. This strategy has allowed the elimination of oxides to reach the limit of detection of XPS and SIMS (Secondary Ion Mass Spectrometry). Nevertheless, we have found that the use of such surface preparations could be deleterious for the morphological quality of the re-epitaxied SiGe layer (appearance of defects in the form of islets). These 3D defects could be eliminated by an innovative solution including the use of specific gases during the low temperature bake preceding the epitaxy. Finally, the use of wet-plasma coupling strategy has also demonstrated its effectiveness on other reoxidation-sensitive materials, such as GaAs and GeSn, intended for integration on Si (logic, photonics ...)

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Klangsin, Junya. "Incorporations de nanoparticules de silicium dans des matrices obtenues par voie Sol-Gel : élaboration et caractérisations." Lyon 1, 2008. http://n2t.net/ark:/47881/m6p55kmn.

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Abstract:

Les nanoparticules de silicium présentent des propriétés optoélectroniques très différentes du silicium massif. Leurs faibles tailles (quelques nanomètres) leurs confèrent des propriétés quantiques et elles présentent une forte luminescence dans la visible à température ambiante. Elles sont donc potentiellement très intéressantes pour différentes applications (par exemple: LED tout silicium, mémoire non volatile, capteur, transport des médicaments, etc…). Cependant ces nanoparticules nécessitent souvent d’être incorporées dans des matrices afin de pouvoir exploiter leurs propriétés originales. Nous proposons alors dans le cadre de ce travail d’incorporer des nanoparticules de silicium, obtenues par gravure électrochimique d’un substrat de silicium massif puis broyage, dans des matrices d’oxydes réalisées à l’aide de la méthode Sol-Gel. Les principaux avantages de ces techniques sont leurs bas-coûts, la simplicité de leurs mises en œuvre, et le large choix de matrices offert. Trois matrices ont été choisies (SiO2, ZrO2 et TiO2) afin de balayer un large spectre de bande interdites et de constantes diélectriques. Pour chaque matrice, différentes concentrations de nanoparticules et conditions de recuit ont été réalisées. Les résultats obtenus sont assez satisfaisants. Les analyses structurales confirment l’incorporation des nanoparticules dans chaque matrice et une mise en compression de ces dernières par leur matrice est observée. L’étude par spectroscopie de photoluminescence montre qu’elles conservent également leurs propriétés optiques lorsqu’elles sont incorporées dans les matrices de SiO2 et de ZrO2 mais pas dans celle de TiO2. La stabilité des nanoparticules vis-à-vis de l’influence de la température de recuit est plus importante dans le cas de la matrice de SiO2. Par ailleurs, un effet de couplage entre nanoparticules, observé par photoluminescence, est aussi mis en évidence avec l’augmentation de la concentration de ces dernières
The optoelectronic properties of silicon nanoparticles are very different from those of bulk silicon. Their low sizes (a few nanometers) provide the quantum properties and they present a strong luminescence in the visible at ambient temperature. Therefore, they are very interesting for different applications (for example: light-emitting diode (LED) based on silicon only, non volatile memory, sensor, drugs transport, etc…). In general, these nanoparticles have to be integrated in the matrix in order to be able to exploit their properties. In this work, we have proposed to incorporate the silicon nanoparticles, obtained by electrochemical etching of a silicon substrate and then milling, in oxide matrices by using the Sol-Gel method. The principal advantages of these techniques are: low cost, simplicity, and various choices of matrix offered. Three matrices chosen herein (SiO2, ZrO2 and TiO2) allow us to sweep a wide range of band gap and dielectric constant. For each matrix, different concentrations of nanoparticles and annealing conditions were carried out. The obtained results are quite satisfactory. Structural studies confirm the presence of nanoparticles in every matrix. The compressive stress induced by their matrix is also observed. Photoluminescence studies show that the nanoparticles conserve their optical properties when they are incorporated in the SiO2 matrix and the ZrO2 matrix but not in the TiO2 matrix. The stability of the nanoparticles towards the influence of annealing temperature is more important for the SiO2 matrix. Besides, in photoluminescence study, the coupling effect among nanoparticles increasing with their concentration is observed

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Chassagne, Thierry. "Croissance et maîtrise de la contrainte dans le SiC cubique sur substrat silicium ou silicium sur oxyde (SOI)." Lyon 1, 2001. http://www.theses.fr/2001LYO10280.

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Abstract:

Le SiC est la solution idéale pour la réalisation de capteurs et de composants appelés à fonctionner à haute température et/ou très forte puissance en environnement hostile. Plus particulièrement, le 3C-SiC est d'un grand intérêt pour les capteurs haute température. La voie d'obtention la plus développée du 3C-SiC est l'hétéroépitaxie sur silicium. Cependant, les différences de paramètres de maille ainsi que de coefficient de dilatation thermique entre les deux matériaux engendrent de fortes contraintes dans le SiC. Dans une première partie nous nous attachons à la compréhension des mécanismes de croissance de 3C-SiC/Si. Nous montrons ainsi l'existence de deux paramètres délimitant la zone d'obtention de couche "miroir". L'étude cinétique de la croissance que nous avons réalisée nous montre que nous pouvons nous appuyer sur le modèle de Grove afin d'améliorer la vitesse de croissance. Dans une seconde partie, nous étudions la croissance sur substrat SOI. Nous mettons en évidence que la densité ainsi que le pourcentage surfacique qu'occupent les défauts mosai͏̈ques sont liés au rapport C/Si de la phase gazeuse. Nous présentons la réalisation de couche de 3C-SiC/SOI dont seulement 0,03% de la surface est recouverte par ces défauts avec une densité de 10[exposant 5] cm[exposant-2]. Enfin, dans la dernière partie nous étudions la contrainte dans les dépôts de 3C-SiC. Nous mettons en évidence qu'il est possible d'obtenir des couches en tension aussi bien qu'en compression en jouant sur l'étape de carburation. Grâce aux résultats expérimentaux nous montrons que la contrainte augmente macroscopiquement avec l'épaisseur des couches alors que d'un point de vue microscopique nous observons une relaxation de la contrainte lorsque l'on s'éloigne de l'interface. Nous déterminons la valeur du module d'Young de notre matériau ainsi que la valeur de la bande TO relaxée du 3C-SiC.

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Gasse, Adrien. "Rôle des interfaces dans le brasage non réactif du SiC par les siliciures de Co et de Cu." Grenoble INPG, 1996. http://www.theses.fr/1996INPG0114.

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Abstract:

Nous avons etudie le mouillage et le brasage refractaire non reactif du sic par les siliciures non reactifs de co et de cu. La cinetique d'etalement du siliciure de cu sur le sic est controlee par la desoxydation de l'alliage liquide et du sic, que ce soit sous vide secondaire ou sous argon. Dans ce dernier cas, un phenomene de demouillage est observe lors du refroidissement du a la reoxydation du sic. Avec des siliciures de co, les temperatures elevees utilisees permettent une desoxydation rapide et aucun demouillage n'est observe. Le bon mouillage des alliages co-si sur le sic temoigne de fortes interactions chimiques localisees a l'interface entre l'alliage liquide co-si et le sic. Nous montrons que la configuration de brasage conditionne le remplissage du joint par la brasure, ceci etant lie au mecanisme controlant l'etalement. Lors du brasage du sic par les siliciures de co, les contraintes thermomecaniques dues au differentiel de coefficient de dilatation entre la brasure et le sic conduisent a une fissuration de la brasure, sans que la cohesion sic/siliciure n'en soit affectee. Dans le cas particulier du compose cosi#2, la brasure se solidifie sous la forme d'un monocristal et les fissures se propagent dans les plans de type 110 de faible tenacite. Les interfaces sic/cosi#2 ont ete etudiees en met en mode conventionnel, en microscopie electronique haute resolution et en spectrometrie de perte d'energie des electrons. Des dislocations presentes a proximite des interfaces permettent une relaxation des contraintes thermomecaniques au dessus de 1000c. L'interface est cristallographiquement abrupte (sans interphases) et des relations d'orientation particulieres sont observees entre le sic et le cosi#2, l'accomodation des reseaux a l'interface s'effectuant par des dislocations de misfit. La transition entre cosi#2 et sic s'effectue par un enrichissement en si cote cosi#2 et un appauvrissement en c cote sic

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Varache, Renaud. "Development, characterization and modeling of interfaces for high efficiency silicon heterojunction solar cells." Thesis, Paris 11, 2012. http://www.theses.fr/2012PA112279/document.

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Abstract:

L’interface entre le silicium amorphe (a-Si:H) et le silicium cristallin (c-Si) est un constituent clés de cellules solaires à haut rendement reposant sur des procédés à basse température. Trois propriétés de l’interface déterminent le rendement des cellules solaires à hétérojonction de silicium: les décalages de bandes entre a-Si:H et c-Si, les défauts d’interface et la courbure de bande dans c-Si. Ces trois aspects sont traités dans ces travaux de thèse.Dans un premier un temps, un calcul analytique de la courbure de bande dans c-Si est développé. Il repose sur l’approximation d’une densité d’état (DE) constante dans la bande interdite de a-Si:H. L’influence des principaux paramètres de la structure sur la courbure de bande est étudiée : décalage de bande, densité d’état dans a-Si:H, défaut d’interface, etc. La présence d’un effet de confinement quantique est discutée. Grâce à une comparaison entre ces calculs et des mesures de conductance planaire en fonction de la température sur des structures (p)a-Si:H/(n)c-Si et (n)a-Si:H/(p)c-Si, les décalages de bande de valence et de conduction ont pu être estimés à 0.36 eV et 0.15 eV respectivement. En outre, il est montré que le décalage de la bande de valence est indépendant de la température, alors que le décalage de la bande de conduction suit les évolutions des bandes interdites de c-Si et a-Si:H. Ces mesures tendent à prouver que le ‘branch point’ dans a-Si:H est indépendant du dopage.Ensuite, les calculs analytiques sont approfondis pour prendre en compte différents aspects de la structure complète incorporée dans les cellules : contact avec un oxyde transparent conducteur, présence d’une couche de a-Si:H non-dopée à l’interface. A l’aide de simulations numériques et à la lumière de mesures de conductance planaire conjuguées à des mesures de la qualité de passivation de l’interface, des pistes pour optimiser les cellules à hétérojonction sont commentées. En particulier, il est montré qu’un optimum doit être trouvé entre une bonne passivation et une courbure de bande suffisante. Ceci peut être accompli par un réglage fin des propriétés de la couche tampon (épaisseur, dopage), du contact (travail de sortie élevé) et de l’émetteur (p)a-Si:H (densité de défauts et épaisseur). En particulier, un émetteur avec une DE importante conduit paradoxalement à de meilleures performances.Enfin, un nouveau type d’interface a été développé. La surface de c-Si a été oxydée volontairement dans de l’eau pure dé-ionisée à 80 °C avant le dépôt de (p)a-Si:H afin d’obtenir une structure (p)a-Si:H/SiO2/(n)c-Si. A l’aide d’un modèle de courant par effet tunnel implémenté dans le logiciel de simulation numérique AFORS-HET, l’effet d’une couche à grande bande interdite (comme c’est le cas pour SiO2) sur les performances de cellules est étudié : le facteur de forme et le courant de court-circuit sont extrêmement réduits. En revanche, une couche de SiO2 n’a que peu d’impact sur les propriétés optiques de la structure. Expérimentalement, les échantillons réalisés montrent une qualité de passivation à mi-chemin entre le cas sans couche tampon et le cas avec (i)a-Si:H : ceci est expliqué par la présence d’une charge fixe négative dans l’oxyde. La courbure de bande dans c-Si est moins affectée par la présence d’une couche d’oxyde que d’une couche de (i)a-Si:H. Les cellules solaires réalisées démontrent que le concept a le potentiel d’aboutir à de hauts rendements : sur des structures non-optimisées, une tension de court-circuit supérieure à 650 mV a été démontrée, alors que l’oxyde ne semble pas limiter le transport de charge
The interface between amorphous silicon (a-Si:H) and crystalline silicon (c-Si) is the building block of high efficiency solar cells based on low temperature fabrication processes. Three properties of the interface determine the performance of silicon heterojunction solar cells: band offsets between a-Si:H and c-Si, interface defects and band bending in c-Si. These three points are addressed in this thesis.First, an analytical model for the calculation of the band bending in c-Si is developed. It assumes a constant density of states (DOS) in the a-Si:H band gap. The influence of most parameters of the structure on the band bending is studied: band offsets, DOS in a-Si:H, interface defects, etc. The presence of quantum confinement at the interface is discussed. Analytical calculations and temperature dependent planar conductance measurements are compared such that the band offsets on both (p)a-Si:H/(n)c-Si and (n)a-Si:H/(p)c-Si can be estimated: the valence band offset amounts 0.36 eV while the conduction band offset is 0.15 eV. In addition, it is shown that the valence band offset is independent of temperature whereas the conduction band offset follows the evolutions of c-Si and a-Si:H band gaps with temperature. A discussion of these results in the frame of the branch point theory for band line-up leads to the conclusion that the branch point in a-Si:H is independent of the doping.Then, analytical calculations are developed further to take into account the real solar cell structure where the a-Si:H/c-Si structure is in contact with a transparent conductive oxide and an undoped buffer layer is present at the interface. Measurements of the planar conductance and of the interface passivation quality are interpreted in the light of analytical calculations and numerical simulations to open a way towards a method for the optimization of silicon heterojunction solar cells. It is particularly shown that a trade-off has to be found between a good passivation quality and a significant band bending. This can be realized by tuning the buffer layer properties (thickness, doping), the TCO-contact (high work function) and the emitter (defect density and thickness). Interestingly, an emitter with a high DOS leads to better cell performances.Finally, a new type of interface has been developed, that was not applied to heterojunction solar cells so far. The c-Si surface has been oxidized in deionized water at 80 °C before the (p)a-Si:H emitter deposition such that (p)a-Si:H/SiO2/(n)c-Si structures were obtained. A tunneling current model has been developed, implemented in the 1D numerical device simulator AFORS-HET and used to study the effect of a wide band gap interfacial layer (as it is the case for SiO2) on cell performance: the fill-factor and the short-circuit current are dramatically reduced for thick and high barriers. However, a SiO2 layer has only little impact on optical properties. Fabricated samples show a passivation quality halfway between samples with no buffer layer and with an (i)a-Si:H buffer layer: this is explained by the presence of a negative fixed charge in the oxide. The band bending in (n)c-Si is higher with an oxide layer than with an (i)a-Si:H buffer layer. Solar cells demonstrate that this new concept has the potential to achieve high power conversion efficiencies: for non-optimized structures, an open-circuit voltage higher than 650 mV has been demonstrated, while the oxide does not seem to create a barrier to charge transport

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Petitdidier, Sébastien. "Mécanismes de croissance et caractérisation de films d'oxyde chimique sur faces (100) du silicium monocristallin : applications." Paris 6, 2002. http://www.theses.fr/2002PA066296.

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Chayani, Moncef. "Spéficité structurale et propriété d'oxyde de silicium déposé par procédé plasma." Toulouse 3, 2003. http://www.theses.fr/2003TOU30091.

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Bras, François. "Étude et modélisation de l'endommagement des composites stratifiés SIC-SIC : exploitation d'essais statiques et de type Hopkinson." Cachan, Ecole normale supérieure, 1996. http://www.theses.fr/1996DENS0012.

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Abstract:

La connaissance du comportement dynamique de composites stratifies sic-sic sous sollicitations dynamiques est utile pour dimensionner certaines protections balistiques. Tout d'abord, nous avons choisi, dans ce travail de modélisation et d'identification du comportement, l'échelle mésoscopique du pli orthotrope sic-sic, qui présente l'intérêt de décrire de façon relativement simple les mécanismes de dégradation dans le plan du stratifie, le délaminage n'étant pas aborde. Le comportement du pli élémentaire est étudié au moyen de la mécanique de l'endommagement, avec l'utilisation d'un endommagement retarde, qui permet une description saine de la rupture et la prise en compte des effets dynamiques. Les paramètres du comportement qui peuvent être identifies lors d'essais statiques sont détermines avant de réaliser des essais dynamiques type Hopkinson en compression et en flexion. Nous développons un outil de simulation numérique de ces essais, base sur la théorie des poutres de Timoshenko, appliquée dans un cas hétérogène et non linéaire. Un schéma d'intégration aux différences centrées y est utilise. Pour analyser l'écart existant entre les simulations avec chargement en effort ou en vitesse de la compression dynamique d'une éprouvette, nous avons créé une interface, de rigidité variable, qui montre que les simulations en vitesse y sont très sensibles, contrairement aux simulations en effort. L'effet d'un contact tridimensionnel barre-éprouvette est également étudié. Les essais de flexion mettent aussi en évidence l'influence des conditions aux limites, qui conduit notamment a effectuer une simulation hybride : en vitesse lors du contact barre-éprouvette, en effort sinon. Ainsi, la simulation permet de prévoir qualitativement l'endommagement constate expérimentalement, mais le manque de concordance des données en empêche la quantification. Les perspectives résident alors dans une simulation tridimensionnelle des essais et dans l'amélioration des essais de flexion.

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Dinh, Thi Ty Mai. "Développement de filières technologiques pour la réalisation de micro-supercondensateurs intégrés sur silicium." Toulouse 3, 2014. http://thesesups.ups-tlse.fr/2724/.

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Abstract:

Les récents progrès de la micro-électronique ont permis, au cours de la dernière décennie, un développement des systèmes embarqués, particulièrement, les réseaux de capteurs autonomes sans fil. Les nombreuses applications qui en découlent (optimisation des procédés industriels, suivi de trafic, surveillance de l'environnement, de structures, médicale. . . ) ont attiré, ces dernières années, l'attention des chercheurs et des investisseurs. L'un des principaux défis limitant la mise en œuvre de ces réseaux de capteurs reste l'autonomie énergétique. Des solutions ont été proposées, notamment la récupération et le stockage de l'énergie présente dans l'environnement du capteur afin d'obtenir un système énergétiquement indépendant. Le stockage est actuellement principalement assuré par des micro-batteries. Ces dispositifs possèdent cependant une faible puissance, une durée de vie limitée et un domaine de fonctionnement en températures restreint. L'utilisation de micro-supercondensateurs, alternative ou complémentaire aux micro-batteries, permettrait de s'affranchir de ces limitations. Dans le cadre de ces travaux de thèse, nous nous sommes focalisés sur le développement de filières technologiques pour réaliser des micro-supercondensateurs intégrés sur silicium, possédant de bonnes performances en termes de densité de puissance et d'énergie, de tension d'utilisation, de taille et de durée de vie. Des micro-supercondensateurs performants et de forte résolution ont été obtenus au cours de cette thèse. Des électrolytes innovants sous forme de gels ont permis d'élaborer des micro-dispositifs tout solides, pouvant être produit à grande échelle. Des capacités spécifiques énormes ont par ailleurs été obtenues en combinant des matériaux de forte surface spécifique à des matériaux de forte capacité spécifique au sein d'une électrode. Enfin, des micro-supercondensateurs asymétriques ont été élaborés, permettant d'élargir la fenêtre de potentiel d'opération et, par conséquent, d'améliorer la densité d'énergie des micro-dispositifs
The recent advances in microelectronics have led, during the last decade, to the development of embedded systems, particularly wireless sensor networks. Many applications of these systems (industrial process optimization, traffic and environmental monitoring. . . ) have attracted the attention of researchers and investors. One of the main challenges limiting the implementation of these wireless sensor networks remains the autonomy of energy. Harvesting micro-devices extracting renewable energy from various ambient environmental sources (thermal, mechanical, solar energy) have received in this sense an increasing research interest in recent years, with the objective to obtain autonomous self-powered systems. The harvested energy is usually stored in micro-batteries. However, these devices have low power, limited lifetime and restricted operation temperatures. The use of micro-supercapacitors, as an alternative or a complementary device to micro-batteries, could overcome these limitations. In this thesis, we have focused on the development of technological fields to realize on-chip micro-supercapacitors, with good properties in terms of power and energy density, operating voltage, size and lifetime. High resolution micro-supercapacitors with high performance have been obtained in this thesis. Innovative electrolytes as gels allowed to develop all-solid-state micro-devices, which can be produced on a large scale. Ultra-high specific capacitance has been also obtained by combining materials of high specific surface and materials of high specific capacitance within an electrode. Finally, asymmetric micro-supercapacitors have been developed for extending the potential window and, therefore, improving the energy density of the micro-devices

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Mir, Abdellah. "Contribution à l'étude des mécanismes de dégradation de l'interface silicium-oxyde de silicium sous l'effet d'injection de porteurs en régime Fowler-Nordheim." Lille 1, 1993. http://www.theses.fr/1993LIL10184.

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Abstract:

L'objectif de ce travail est d'apporter une contribution à l'étude des mécanismes de création des défauts dans les structures MOS (métal oxyde semiconducteur). Nous avons analysé la génération des défauts à l'interface silicium-oxyde de silicium (si-sio2) et dans les oxydes de grille (sio2) épais (>30 nm) et minces (<30 nm) par injection d'électrons en régime tunnel fowler-nordheim à différentes températures et pour différents champs à travers l'oxyde. Dans le cas d'un oxyde épais, le rôle de la diffusion d'une espèce relative à l'hydrogène, comme mécanisme précurseur de la création de défauts à l'interface si-sio2 a été clairement mis en évidence. Par contre, l'origine de la génération des charges positives dans l'oxyde est due à l'ionisation par impact. Nous avons montré que la génération de cette charge positive est indépendante de la température de contrainte. Ceci permet de différencier les deux principaux mécanismes de dégradation. Dans le cas d'un oxyde mince, la génération des deux types de défauts est indépendante de la température. Nous n'avons pas observé de corrélation entre la création de défauts à l'interface et le claquage de l'oxyde. Les phénomènes de relaxation des états d'interface après contraintes ont été étudiés.

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Nguyen, Thien Phap. "Contribution a l'etude des couches minces de monoxyde de silicium : modifications apportees par l'interface nickel-sio sur les proprietes de transport electrique dans les structures metal-sio-metal." Nantes, 1987. http://www.theses.fr/1987NANT2034.

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Abstract:

Etude des proprietes des couches minces obtenues par evaporation thermique de la poudre de monoxyde de silicium dans des conditions precises sous forme de structures symetriques al-sio-al ou dissymetriques al-sio-ni

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Nobre, Francisco Diego Martins. "Corrosão de filmes de silicio policristalino por plasma para aplicações em dispositivos MEMS e MOS utilizando misturas de gases com cloro." [s.n.], 2009. http://repositorio.unicamp.br/jspui/handle/REPOSIP/259744.

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Abstract:

Orientadores: Peter Jurgen Tatsch, Stanislav A. Moshkalyov
Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação
Made available in DSpace on 2018-08-15T01:24:44Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Nobre_FranciscoDiegoMartins_M.pdf: 7000328 bytes, checksum: ea69e5992c8dcac9e0a9aeab6ccf2ca5 (MD5) Previous issue date: 2009
Resumo: Este trabalho apresenta o desenvolvimento de processos de corrosão de filmes de silício policristalino por plasmas contendo flúor e cloro, para aplicações em dispositivos MEMS (Micro-Electro-Mechanical-Systems) e MOS (Metal Óxido Semicondutor). A corrosão foi feita em um reator RIE (Reactive Ion Etching) marca Applied Materials, modelo PE8300A. Para aplicação em MEMS foram feitas corrosões de silício policristalino, com perfis anisotrópicos e seletividade maior que 20 para óxido de silício. As misturas gasosas utilizadas na corrosão foram: Ar/SF6 e Ar/SF6/Cl2. Para avaliar melhor a evolução do perfil de corrosão, foram utilizadas amostras com filmes espessos de silício policristalino (>2 µm). Para aplicação em eletrodo de transistores MOS foi feito o afinamento de linhas de 2,5 µm para 500 nm de largura, com perfil vertical (A~0,95). Foi feita uma análise da rugosidade da superfície antes e depois dos processos de corrosão com plasma de Ar/SF6 e Ar/SF6/Cl2. Como máscara utilizaram-se linhas sub-micrométricas de platina, 300 nm de largura, depositas em equipamento FIB, sistema de feixe de íons focalizados. Foram ainda realizados processos de corrosão de dióxido de silício com plasma de misturas de Ar/SF6, objetivando altas taxas de corrosão, e de remoção de máscaras de fotorresiste com plasma de oxigênio. Os processos foram caracterizados com vários equipamentos. Um Perfilômetro foi utilizado para medir as profundidades das corrosões, para a determinação das taxas de corrosão. Um elipsômetro e um interferômetro foram utilizados nas medidas das espessuras e dos índices de refração dos filmes utilizados. Imagens SEM (Scanning Electron Microscopy) dos filmes corroídos foram feitas para analisar o perfil e determinar o mecanismo de corrosão para cada mistura, e imagens Focused Ion Beam (FIB) para analisar as estruturas sub-micrométricas.
Abstract: This work presents the results and the discussion about mechanisms of plasma etching of polysilicon and silicon films for applications in MEMS and MOS devices. The etching was performed in a conventional reactor of plasma etching, Applied Materials PE8300A model, in a RIE mode (Reactive Ion Etching). For application in MEMS, polysilicon etching with anisotropic profile and high selectivity (>20) for silicon oxide was obtained. The mixtures used in etching were SF6/Ar/Cl2 and SF6/Ar/Cl2. The evolution of the etching profile is better evaluated using polysilicon thick films (>2 µm). For application in MOS transistors electrode, 2,5 µm to 500 nm thinning was obtained with anisotropic profile (At~0,95). For surface routh analisys, before and after the etching processes in Ar/SF6 and Ar/SF6/Cl2 plasmas, sub-micrometric polysilicon lines, with platinum mask deposited by FIB, were etched. Next, silicon dioxide etching processes were executed using Ar/SF6 mixtures in order to obtain high etching rates. Finally, photoresist masks were removed without compromising the adjacent material by the use of oxygen. The films were characterized with the use of a variety of equipment. The Profiler was used to measure the etching depth, and therefore the etching rate was evaluated.
Mestrado
Eletrônica, Microeletrônica e Optoeletrônica
Mestre em Engenharia Elétrica

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Ienny, Patrick. "Fluage de ceramiques obtenues par frittage-reaction : relations avec la microstructure." Paris, ENMP, 1992. http://www.theses.fr/1992ENMP0402.

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Abstract:

Ce travail a concerne l'etude des comportements en fluage sous air de ceramiques obtenues par frittage-reaction telles que le nitrure de silicium (rbsn) et le carbure de silicium (rbsc). L'identification de lois uniaxiales de fluage a necessite le developpement d'essais mecaniques de traction et de compression. Le rbsc presente un comportement principalement viscoplastique et dissymetrique en traction et compression. Il a pu etre modelise par une loi d'ecrouissage isotrope. Le calcul uniaxial d'une structure simulant un essai de flexion a pu etre correle de maniere satisfaisante a l'experience. En raison de son importante porosite ouverte, l'etude du comportement en fluage du rbsn se trouve compliquee par son oxydation interne. Par ailleurs, la resistance au fluage diminue avec le degre d'oxydation du materiau. En l'absence de chargement, l'oxydation interne provoque un gonflement du materiau. La dissociation des phenomenes d'origines thermiques de la reponse en fluage a permis de mettre en evidence un comportement essentiellement viscoelastique. Celui-ci a ete modelise rheologiquement par deux systemes de kelvin-voigt disposes en serie. Les heterogeneites microstructurales millimetriques rencontrees dans ces materiaux ont ete a l'origine d'une importante dispersion des resultats de fluage. Afin de limiter ce phenomene, des facteurs de correction ont ete introduits dans les lois de comportement. Ces facteurs peuvent etre determines a partir des proprietes elastiques ou de caracteristiques microstructurales relevees pour chaque echantillon

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Carroli, Marco. "Silicon oxide nitride (sion) films per applicazioni fotovoltaiche." Bachelor's thesis, Alma Mater Studiorum - Università di Bologna, 2013. http://amslaurea.unibo.it/6165/.

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Abstract:

La ricerca, negli ultimi anni, si è concentrata sullo studio di materiali con energy gap più ampio del silicio amorfo a-Si per ridurre gli assorbimenti parassiti all'interno di celle fotovoltaiche ad eterogiunzione. In questo ambito, presso l'Università di Costanza, sono stati depositati layers di silicon oxynitride amorfo a-SiOxNy. Le promettenti aspettative di questo materiale legate all'elevato optical gap, superiore ai 2.0 eV, sono tuttavia ridimensionate dai problemi intrinseci alla struttura amorfa. Infatti la presenza di una grande quantit a di difetti limita fortemente la conducibilita e aumenta gli effetti di degradazione legati alla luce. In quest'ottica, nella presente tesi, sono stati riportati i risultati di analisi spettroscopiche eseguite presso il Dipartimento di Fisica e Astronomia di Bologna su campioni di silicon oxynitride nanocristallino nc-SiOxNy, analisi che hanno lo scopo di osservare come la struttura nanocristallina influisca sulle principali proprieta ottiche e sulla loro dipendenza da alcuni parametri di deposizione.

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Maleville, Christophe. "Étude de la réalisation de matériau silicium sur isolant (SOI) à partir du collage par adhésion moléculaire silicium sur oxyde (procédé Smart-Cut®)." Grenoble INPG, 1997. http://www.theses.fr/1997INPG0142.

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Abstract:

Le matériau SOI présente de nombreux avantages pour les composants basse consommation et basse tension, ce qui le positionne comme matériau de base pour les applications microélectroniques futures. Le nouveau procédé Smart-Cut®, permettant la fabrication de matériau SOI, combine deux technologies de base : l'implantation d'hydrogène et le collage par adhésion moléculaire, assurant ainsi la possibilité de production de fort volume à faible coût. Cette thèse traite de l'étape de collage par adhésion moléculaire, du recuit haute température de la structure SOI et des caractéristiques du matériau fini. Les mécanismes de formation des défauts macroscopiques lors du transfert du film SOI ont été identifiés ; il a alors été possible de développer une séquence de nettoyage avant collage optimisée, évitant la formation de ces défauts. La mise en œuvre d'un outil spécifique permettant une analyse par réflexions internes multiples, en spectroscopie infrarouge des structures collées, a permis d'observer l'évolution chimique de l'interface de collage dans le cas de collages silicium/silicium, silicium/oxyde thermique et silicium/oxyde thermique implanté. La corrélation de ces résultats microscopiques avec une caractérisation macroscopique de l'énergie du collage a mené à la compréhension des mécanismes de collage. Les spécificités du recuit haute température et de l'oxydation de la structure SOI ont été appréhendées. Cette étape de recuit a alors été optimisée. Le matériau SOI-Unibond® alors obtenu est compatible avec les besoins de l'industrie ULSI
The SOI material allows many advantages in the field of low power and low voltage applications and then appears as the base substrate for future microelectronics devices. The new Smart-Cut® process for SOI material elaboration combines two basic technologies: hydrogen implantation and wafer bonding, which allows low cost and high volume production. This thesis deals with the cleaning step before bonding optimization, the high temperature annealing of the SOI structure and the SOI material properties. Formation mechanism of macroscopic defects occurring during splitting have been explained. Then, a cleaning sequence leading to macroscopic defect free structure could have been developed. A specific tool inducing multiple internal reflections for infrared spectroscopy analysis has been involved. Then, it has been possible to study the chemical evolution of the bonding interface in case of silicon to silicon bonding, silicon to thermal oxide bonding and silicon to implanted oxide bonding. The correlation between these microscopic results and the macroscopic characterization of the bonding energy has led to the understanding of wafer bonding mechanisms. The specificities of the high temperature annealing and of thermal oxidation of the SOI structure has been discussed. Then, the annealing step has been optimized and the SOI material obtained can match ULSI industry requirements

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OBADIA, BAROGHEL SYLVIA. "Frittage de melanges al::(2)o::(3) + sio::(2) gel pour moules de fonderie : developpement des microstructures et deformation a chaud." Paris, ENMP, 1987. http://www.theses.fr/1987ENMP0079.

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Abstract:

Etude du frittage reactif de melanges prepares a partir de la silice colloidale et l'alumine alpha entrant dans la composition des moules. Influence du temps, de la temperature et de la composition initiale sur l'affaissement des moules carapaces de fonderies pour la coulee/solidification dirigee des aubes de turbine des reacteurs d'avions

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Rocabois, Philippe. "Stabilité thermochimique des composites céramiques base SiC : approche thermodynamique et expérimentale du système Si-O-C-N." Grenoble INPG, 1993. http://www.theses.fr/1993INPG0085.

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Abstract:

Les comportements experimentaux des materiaux de synthese contenant silicium, carbone et oxygene ou azote, a haute temperature, et leurs simulations thermodynamiques, presentent des desaccords quantitatifs importants qui peuvent etre expliques par des donnees thermodynamiques peu precises ou incompletes, ou par des cinetiques de reactions particulierement lentes. Pour lever toute ambiguite sur les donnees des composes cristallins, amorphes et gazeux du systeme si-c-n-o de nouvelles mesures d'enthalpie de formation ont ete effectuees par la technique des cellules d'effusion multiples couplee a la spectrometrie de masse. Il a ete mis en evidence que le sio(s) ne constitue pas une phase stable. La temperature de l'eutectique si+sic et les activites du silicium dans le liquide en equilibre avec sic ont ete mesurees. L'etude du ternaire si-n-o a permis de proposer une nouvelle valeur de l'enthalpie de formation de si#2n#2o. En plus des mesures de grandeurs thermodynamiques, l'etude de ces systemes a mis en evidence l'importance des cinetiques de reaction de decomposition (par exemple le faible coefficient d'evaporation de si#3n#4), ou entre phases solides (par exemple si+sio#2 ou sio#2+c). La prise en compte de la reduction des incertitudes sur les donnees thermodynamiques s'est revelee grandement insuffisante pour expliquer les desaccords entre le comportement des fibres et sa simulation. Le comportement de materiaux de synthese a base de sic et le comportement de melanges de phases connues ont ete etudies. Les resultats de ces experiences ont montre que les pressions mesurees de sio(g) et co(g) sont bien plus faibles que les pressions d'equilibre pour les materiaux dont la composition globale est dans le ternaire sic+sio#2+c. Les fibres sicn(o) (ex-pcsz) apparaissent plus stables que les fibres sico (ex-pcs). L'ensemble des resultats exposes peut etre exploite pour aider a expliquer et prevoir les traitements des fibres ceramiques en milieu industriel

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Nilsonthi, Thanasak. "Caractérisation Physico-chimique et adhérence de couches d'oxydes thermiques sur des aciers recyclés." Phd thesis, Université de Grenoble, 2013. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00947653.

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Abstract:

.L'objectif de cette étude était, en premier lieu, de mettre en place en Thaïlande un testd'adhésion par traction-écaillage sur une machine de traction classique (test" macroscopique "), de le comparer au test " microscopique " Grenoblois fonctionnant dansla chambre du MEB et de l'utiliser pour évaluer l'adhérence des calamines de process sur desaciers industriels. Deux paramètres ont été étudiés, la vitesse de déformation et la teneur desaciers en silicium. Il apparaît que l'écaillage des calamines au cours du test augmente quandaugmente la vitesse de déformation. Une vitesse de déformation élevée entraîne unedéformation au premier écaillage plus faible, donc une adhérence mesurée plus faible. Ceteffet est lié aux phénomènes de relaxation. On a pu alors montrer que la présence d'oxyde(s)contenant Si, situé(s) à l'interface avec le métal, augmentait l'adhérence. Les étudesd'oxydation dans la vapeur d'eau qui ont aussi été réalisées ont révélé que la présence desilicium réduisait la vitesse d'oxydation. En augmentant la teneur en Si, les couches defayalite et de wüstite s'épaississent ; par contre, les couches externes s'amincissent. Pour lesaciers contenant du cuivre, la vitesse d'oxydation est réduite quand la teneur en Cu estaugmentée. De la même façon, les couches internes sont plus épaisses et on observe uneaugmentation du nombre de précipités de Cu quand la teneur en cet élément augmente.

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Fiori, Costantino. "Oxydation du silicium et modification de l'ordre à courte distance dans les oxydes de silicium induits par un rayonnement laser ultra violet." Grenoble 1, 1986. http://www.theses.fr/1986GRE10131.

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Abstract:

Etude par spectrometrie auger de la structure de la surface de si(111) faiblement recouverte d'oxygene sec. L'irradiation par un faible flux de photons uv induit d'importants rearrangements atomiques dans la phase adsorbees avec formation d'une monocouche tres desordonnee de sio::(2) se transformant en sio::(2) amorphe stable apres un recuit thermique a 949 k. L'irradiation de ces couches par un rayonnement laser uv les rend instables. Formation d'une forte densite de defauts structuraux. Etablissement d'une correlation entre les phenomenes physiques evoques

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Gilles, Bruno. "Etude par rayons X rasants des effets de l'implantation de silicium dans le silicium et de fer dans un grenat." Grenoble 2 : ANRT, 1986. http://catalogue.bnf.fr/ark:/12148/cb37597890r.

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Dissertations / Theses on the topic 'Oxide silicium'

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