Academic literature on the topic 'Semiconducteurs actifs'

Methode basee sur l'emission thermique de porteurs electriques pieges par les niveaux profonds dans la bande interdite. La modelisation de la technique a permis de determiner l'influence des divers parametres physiques sur la resolution spatiale de la technique et d'etablir les conditions optimales de mesures. L'exploitation numerisee des signaux augmente sensiblement la capacite de detection de la technique. Le phenomene de "gettering" de l'or par les dislocations ainsi que la diffusion acceleree de l'or a travers le joint de grain d'un bicristal de silicium ont ete mis en evidence

Ce travail de thèse est consacré à la synthèse par méthode sol-gel de nanoparticules de TiO2(précurseur de tétraisopropoxyde de titane) dopées à l’azote de taille contrôlée pour des applications en nanodépôts et en photocatalyse. Les colloïdes métastables sont préparés dans un réacteur à micromélange rapide (turbulent). Des mesures de granulométrie in-situ permettent le suivi de la cinétique de formation des nanoparticules. L’effet du processus de mélange des réactifs sur la distribution de taille a été analysé en utilisant le modèle hydrodynamique k-ε. L’étude de la cinétique de nucléation-croissance a mis en évidence que le modèle de croissance hiérarchique est aussi valable pour les sub-nucleis (clusters). Différents domaines cinétiques de stabilité et de croissance ont été mis en évidence. Les nanoparticules de TiO2 dopées à l’azote ont été préparées par injection d’hydroxyurée (HyU) dans la zone réactionnelle pendant l’étape de nucléation. Le dopage accélère la cinétique des réactions et induit une coloration jaune vif des nanocolloïdes, due à une nouvelle bande d’absorption dans le domaine spectral de 380-550nm. Cela a été expliqué par la formation d’un complexe stable d’ HyU- TiO2, qui lie deux nanoparticules à travers le groupe NCO. Les mesures FTIR, Raman, absorption UV-visible et XPS confirment la formation du complexe. En particulier, les mesures XPS suggèrent la formation de NO interstitiel (pic à 400eV). Les nanodépôts dopés ont été préparés sur des billes de verre, et traités thermiquement afin d'obtenir la phase anatase active photocatalytiquement. Les mesures XPS, ATG-MS et EXAFS montrent que la température de traitement thermique est cruciale pour la rétention de dopant dans les matériaux préparés. Les tests photocatalytiques ont été réalisés sur la dégradation du trichloréthylène en phase gaz sous rayonnement visible. L’influence du taux d’hydrolyse, de la quantité de dopant et de la température de traitement sur l’activité photocatalytique a été étudiée
This PhD work is devoted to elaboraton of nitrogen-doped TiO2 nanoparticles of controlled size for applications in nanocoatings and photocatalysis. The metastable colloids are prepared in a sol-gel reactor with rapid (turbulent) micro-mixing and in-situ particles granulometry, starting from titanium tétraisopropoxyde precursor. The effect of the fluids mixing on the particle size distribution was analysed using hydrodynamic k-ε modeling. The study of the nucleation-growth kinetics has evidenced that the hierarchical growth mechanism is also valid for the sub-nucleus units (clusters). Different domains of the cluster stability and growth kinetics have been discovered. The nitrogen-doped TiO2 nanoparticles were prepared by hydroxyurea (HyU) injection into the reaction zone at the nucleation stage. The doping accelerates the reaction kinetics and induces strong yellow coloration of the nanocolloid, due to a new absorption band in the spectral range of 380-550 nm. This has been explained by the formation of a stable HyU-TiO2 complex, which bounds two nanoparticles through the NCO group. FTIR, Raman, UV-visible absorption and XPS measurements confirm the complex formation. In particular, the XPS measurements suggest formation of the interstitial NO (400 eV peak). The doped nanocoatings were prepared on glass beads and thereafter were subjected to calcination in order to achieve most catalytically active anatase polymorph. The XPS, ATG-MS and EXAFS measurements indicate that the calcination temperature is critical for the dopant retention in the prepared material. The photocatalytic tests were performed on trichlorethylene degradation in gas phase under visible light illumination. The influence the hydrolysis ratio, HyU molar loading and calcination temperature on photocatalytic activity was studied

Nous avons utilisé la technique de spectroscopie capacitive (DLTS) pour étudier les défauts électriquement actifs introduits par le recuit rapide isotherme (RRI) dans le silicium vierge ou implanté. Aucun niveau piège n'a été détecté dans une structure Schottky Au-Si dopé Phosphore et recuit pendant 5 s, à différentes températures. D'un autre côté, trois niveaux pièges à trous Hl (O,4 eV), H2 (0,29 eV) et H3 (0,31 eV) ont été observés dans le silicium dopé bore (Al-Si(p)) et recuit pendant 5 s entre 850 et 1050°C. Pour les temps de recuit de 10 s et 20h aucun niveau n'a été observé. Les pics de concentration de ces pièges se situent entre 10(exp13) et 10(exp14) cm (exp-3) pour les températures de paliers supérieures ou égales à l000°C. Dans le silicium dopé bore et implanté As+ ou PF5+ ; et recuit RRI, le niveau H3 (0,31 eV) est remplacé par un autre niveau piège à trous H4 (O,4 eV) qui apparaît avec des conditions spécifiques (paramètres RRI, dose et espèce des ions imp1antés). Un seul niveai piège à électrons E(0,6 eV) a été détecté à forte dose d'ions arsenic (0,4(exp15) et 10(exp16) cm(exp-3 ) et à des températures de recuit de 1l00°C pendant 10 s. L'origine des défauts observés, probablement liée aux impuretés métalliques, et la dépendance de la concentration des défauts des paramètres RRI peuvent être expliquées par un modèle faisant appel à deux mécanismes possibles : piégeage en site interstitiel et effet gettering.

Nous avons étudié les effets de traitements thermiques rapides sur les propriétés électriques de l'Arséniure de Gallium non implanté. Trois types de recuit sont considérés : le recuit électronique pulsé (REP), le Recuit par Laser Continu (RLC) et le Recuit Rapide Isotherme par lampe (RRI). Nos mesures ont été effectuées sur des dispositifs Schottky formés après traitement thermique. Elles se basent sur l'étude des courbes I(V) : courant-tension et C(V) : capacité-tension pour les caractéristiques électriques, et spectroscopie transitoire de capacité (DLTS) pour l'étude des défauts. Après REP, on assiste à une dégradation d'une couche superficielle du matériau, plus épaisse que la couche ayant subi réellement une transformation de phase (zones fondante et fondue). Ceci entraîne la disparition des défauts natifs EL6, EL3 et EL2 existant dans l'Arséniure de Gallium massif. Par ailleurs, on a observé l'apparition de nouveaux défauts dus au recuit pour les faibles densités d'énergie. Après RLC, des défauts apparaissent dans une couche d'oxyde formée par le traitement sur des couches d'Arséniure de Gallium épitaxiés en phase liquide. Ceci nous a amené, d'une part, à l'étude ·complète expérimentale et théorique d'un continuum de défauts dans la bande interdite, d'autre part, à mettre en évidence un phénomène particulièrement intéressant de relaxation de centres sous champ électrique. Après RRI, tous les défauts natifs présents dans l'Arséniure de Gallium massif disparaissent sauf le piège EL2 qui reste non affecté. Nous avons montré que ce résultat dépend des conditions de recuit, en particulier de la procédure d'encapsulation. Ceci, et le fait que les caractéristiques électriques des échantillons ne changent pas après recuit, nous montrent que le RRI n'introduit pas de couche perturbée comme dans le cas du REP. L'étude comparative des différents types de recuit nous amène à une discussion générale sur la technologie la mieux adaptée au traitement thermique de l'Arséniure de Gallium.

L'etude du mecanisme de flottation de la galene est realisee par la mesure de l'impedance interfaciale sur une electrode de galene naturelle. La presence de l'additif (xanthate) ne modifie pas la structure des spectres. La galene naturelle se comporte comme un semiconducteur de type n non degenere. La variation de la capacite de charge d'espace en presence de xanthate s'explique par son adsorption a l'etat d'anion modifiant la composante electrostatique du potentiel de bandes plates

La demande croissante de composants permettant d'opérer à de fortes puissances, à hautes fréquences et à hautes températures a conduit au développement de filières électroniques à base de semiconducteurs à large bande interdite tels que le nitrure de galium (GaN) et le carbure de silicium (SiC). Toutefois, la maîtrise encore imparfaite des matériaux en termes des défauts au sens large (impuretés, défauts cristallins) limite les performances des dispositifs à base de SiC et GaN. Dans ce travail de thèse, nous nous sommes partculièrement intéressé à l'étude de deux dispositifs : les transistors MESFETs 4H-SiC et les HEMTs A1GaN/GaN/Si destinés à des applications hyperfréquences et puissance. L'étude des caractéristiques des sorties statiques de ces deux composants a révélé certains dysfonctionnements. Pour les MESFETs 4H-SiC, un effet d'hystérésis sur la conductance drain-source en fonction du sens du balayage de la tension de grille, un effet de kink et un décalage de la tension de seuil ont été mis en évidence. Une étude de défauts utilisant notamment la DLTS et la CDLTS, nous a permis de montrer que ces effets sont dus à la présence de défauts profonds dans la structure. Pour les HEMTs A1GaN/GaN sur substrat de silicium (Si), un effet d'hystérésis, ainsi qu'un effet d'auto-échauffement ont été observés. Les mesures de CDLTS avec des impulsions sur le drain ont permis de mettre en évidence la présence de défauts étendus (dislocations) décorés par des pièges ponctuels
The increasing demanded of components allowing operating in strong power in high frequency and in high temperatures drove to the development of electronics system on semiconductors base to wide band gap such as the gallium nitride (GaN) and silicon carbide (SiC). However the performances are limited by the quality of the material (impurities, crystallographic defects). In this thesis, we are interested in the study of two devices: MESFETs 4H-SiC, HEMTs AlGaN/GaN/Si for hyperfrequency and power applications. The study of the output characteristics revals anomalies. For MESFETsH-SiC, hysteresis effect on drain/source conductance spectacular Kink effect and shift of voltage has been observed. The DLTS and CDLTS measurements demonstrate that these effects are principally due to the presence of deep centers in the structures. For HEMT AlGaN/GaN/Si, hysteresis effect, series resistance is observed. The CDLTS measurements with impulses on the drain demonstrate the presence of punctual traps by extended defects

Thèse doctorat : Physique des Solides. Matière Condensée, Surfaces et Interfaces : Villeurbanne, INSA : 2006. Thèse doctorat : Physique des Solides. Matière Condensée, Surfaces et Interfaces : Université de Monastir. Faculté des sciences de Monastir : 2006.
Thèse soutenue en co-tutelle. Titre provenant de l'écran-titre. Bibliogr. à la fin de chaque chapitre.

Notre travail est une contribution à la caractérisation des structures au Silicium requises en technologie ULSI. Ce sont des jonctions P+N ultra-minces obtenues sur un substrat de Silicium préamorphisé au Germanium à différentes énergies et dopées au Bore qui pose des problèmes associés à sa diffusion anormale pendant le recuit. Dans le chapitre I, nous présentons les étapes de la réalisation de ces jonctions et les défauts engendrés par la préamorphisation et le recuit thermique rapide. L'objet du chapitre II est la caractérisation électrique pour déterminer dans un premier temps les mécanismes de conduction prépondérants dans ces structures et dans un second temps leur comportement sous un champ magnétique basse fréquence. Dans le chapitre III sont présentées deux techniques récentes d'analyses spectroscopiques des défauts qui exploitent les réponses transitoires de capacité de ces jonctions. Une nouvelle méthode plus performante : la Simplex-DLTS est présentée dans le chapitre IV
Our work is a contribution to the characterization of the necessary structures with Silicon in technology ULSI. They are ultra-thin P+N junction obtained on a preamorphized Silicon substrate with Germanium with various energies and doped with the Boron which poses problems associated with its abnormal diffusion during annealing. In chapter I, we present the stages of the realisation of those junctions and the defects generated by the preamorphisation and rapid thermal annealing. The object of chapter II is the electrical characterization to initially determine the dominating mechanisms of conduction in its structures and the second time their behavior under a low frequency magnetic field. In chapter III are presented two recent techniques of spectroscopic analyses of the defects which exploit the transitory responses of capacity of its junctions. A new more powerful method: Simplex-DLTS is presented in chapter IV

Les composants hyperfréquences embarqués dans des satellites utilisent actuellement l’encapsulation hermétique dans des boîtiers métalliques ou céramiques. La très forte amélioration des matériaux organiques en termes de dégazage et d’impureté ionique notamment rend possible l’utilisation de solutions quasi-hermétiques pour l’environnement spatial. Les encapsulations plastiques ouvrent des perspectives avérées de gain de dimension et de coût. La validation d’une technologie d’encapsulation repose sur la réalisation d’essais de fiabilité normatifs (1000 heures à 85°C et 85% d’humidité relative). Ces essais sont applicables quels que soient le profil de stockage de la mission, le type d’encapsulation et la technologie des composants utilisés. Les conditions de réalisation de ces essais ne sont pas clairement définies, par exemple l’application ou pas d’un fort champ électrique au niveau du composant. Or ce seul paramètre devient prépondérant lorsque les conditions sont réunies pour permettre la mise en place de phénomènes de corrosion. Ces travaux de thèse se sont axés sur la compréhension des mécanismes de défaillance mis en jeu dans des tests de vieillissement accéléré en chaleur humide. Pour cela, une méthodologie a été mise en œuvre pour établir les signatures électriques en statique de composants défaillants de deux filières technologiques de MMICs GaAs. Ces tests ont été reproduits sur des composants avec et sans encapsulation par une résine époxyde chargée silice, déposée selon le procédé dam-and-fill. Ainsi, il a été possible de distinguer les défaillances liées à la dégradation intrinsèque des composants, de l’effet protecteur ou non de l’encapsulation plastique. En parallèle, le comportement d’échantillons de résines sous différentes ambiances de chaleur humide a été testé et une modélisation a été proposée pour prédire leur prise d’humidité. Concernant l’effet de l’encapsulation par dam-and-fill, les résultats obtenus ont été contradictoires et dépendant des lots de composants. Ces résultats sont à pondérer par la taille restreinte de l’échantillonnage des files de test. En effet, pour la technologie représentative de cette étude, la présence d’une encapsulation plastique, pour un premier lot de composants, a eu tendance d’une part, à ne pas éviter ni même retarder l’apparition de fuites électriques, et d’autre part à aggraver ces dégradations, au point de mener à des défaillances dans la majorité des cas. De plus, des doutes subsistent sur la qualité de ce lot, notamment celle de la passivation. Pour un second lot de composants testés de technologie identique, il a été observé une amélioration de la résistance à l’humidité des composants encapsulés, vis-à-vis des puces nues. L’analyse de défaillance des composants encapsulés est extrêmement difficile car il faut pouvoir accéder aux défauts à la surface, voire sous la surface, du composant protégé. Une solution alternative a donc été cherchée afin de contourner les problèmes posés par la présence du matériau d’encapsulation. La nouvelle approche proposée combine la thermographie infrarouge avec la méthode du point chaud, l’imagerie en optique et l’analyse aux rayons X. Le défaut est tout d’abord localisé par la face avant, malgré la présence de la résine d’encapsulation. Ensuite, la transparence du substrat GaAs aux infrarouges permet des observations par la face arrière du composant. Une méthodologie de préparation relativement simple et rapide a pu être proposée et sa faisabilité démontrée
Microwave devices for satellite applications are encapsulated in hermetic packages as metal or ceramic housings. The strong improvement of organic materials, especially outgassing and ionic impurity characteristics, makes it possible to use them as non-hermetic packaging solutions for space environment. Plastic encapsulations open proven gain perspectives of miniaturization and cost. The validation of an encapsulation technology is based on the achievement of standard reliability tests, typically 1000 hours at 85°C and 85% of relative humidity. Such tests are applicable regardless of the mission storage profile, devices and packaging technology. Moreover, the conditions of these tests are not clearly defined, e.g. the application or not of a strong electric field to the component. Yet this single parameter becomes dominant when the conditions are met to allow corrosion mechanisms, e.g. by the presence of condensed water and ionic contamination. This thesis focused on understanding the failure mechanisms that can occur during accelerated aging tests in high temperature and high humidity environment. For this work, a methodology has been implemented to establish DC electrical signatures of two different AsGa MMIC technologies. These tests were replicated on components with and without encapsulation by a silica-filled epoxy resin, dispensed by the dam-and-fill process. Thus, it was possible to distinguish failures due to the intrinsic degradation of the components from the effective protection or not of the plastic encapsulation. In parallel, the behavior of resin samples under different moist and heat atmospheres has been tested and a modeling was proposed to predict their moisture uptake. Concerning the effect of the dam-and-fill encapsulation technology, the results were contradictory and dependent of components batch. These results are to balance by the relatively limited size of the sampling for each test series, with and without encapsulation. Indeed, for the representative technology of this work, the presence of dam&fill encapsulation on a first batch of components has tended on one hand not to avoid nor even to delay the appearance of electric leakage, and on the other hand to aggravate these damages in the point to lead to failures in most of cases. Furthermore, doubts remain on the quality of this batch, especially regarding the passivation. For a second batch of devices with the same technology, an improvement of the humidity resistance was observed for encapsulated devices, compared to bare devices. In the failure analysis process of encapsulated devices, it is not possible to access directly to the observation of a defect at its surface. We therefore sought an alternative to overcome the problems represented by the encapsulating materials. A new approach was proposed. It combined infrared thermography method in hot spot mode, X-ray imaging and optical observations. We first located the defect from the front side of the encapsulated device. Then, the transparency of the AsGa substrate allowed infrared observations by the back side of the component. A relatively rapid and simple methodology was proposed and its feasibility demonstrated