Dissertations / Theses on the topic 'Semiconducteurs actifs'
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Heiser, Thomas. "Developpement d'une technique d'analyse localisee des defauts electriquement actifs dans les semiconducteurs." Université Louis Pasteur (Strasbourg) (1971-2008), 1988. http://www.theses.fr/1988STR13136.
Full textAbstract:
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
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Heiser, Thomas. "Développement d'une technique d'analyse localisée des défauts électriquement actifs dans les semiconducteurs." Grenoble 2 : ANRT, 1988. http://catalogue.bnf.fr/ark:/12148/cb37614162c.
Full text
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Azouani, Rabah. "Elaboration de nouveaux nanomatériaux photocatalytiques actifs sous rayonnement visible." Paris 13, 2009. http://www.theses.fr/2009PA132016.
Full textAbstract:
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 étudiéeThis 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
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Remram, Mohamed. "Etude des défauts électriquement actifs induits par le recuit rapide isotherme dans le silicium." Lyon, INSA, 1986. http://www.theses.fr/1986ISAL0028.
Full textAbstract:
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.
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Marrakchi, Ghanem. "Etude comparative de différentes techniques de recuit rapide sur les défauts électriquement actifs dans l’arséniure de gallium non implante." Lyon, INSA, 1987. http://www.theses.fr/1987ISAL0049.
Full textAbstract:
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.
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Talib, Abdullah Saleh. "Influence du caractère semiconducteur des minéraux sur leur interaction avec les tensio-actifs en solution : application au système galène-xanthate." Montpellier 2, 1986. http://www.theses.fr/1986MON20202.
Full textAbstract:
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
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Gassoumi, Malek. "Etude des défauts électriquement actifs dans les composants hyperfréquences de puissance dans les filières SiC et GaN." Lyon, INSA, 2006. http://theses.insa-lyon.fr/publication/2006ISAL0029/these.pdf.
Full textAbstract:
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 ponctuelsThe 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
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Gassoumi, Malek Guillot Gérard Maaref Hassen. "Etude des défauts électriquement actifs dans les composants hyperfréquences de puissance dans les filières SiC et GaN." Villeurbanne : Doc'INSA, 2006. http://docinsa.insa-lyon.fr/these/pont.php?id=gassoumi.
Full textAbstract:
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.
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Mehor, Benchenane Halima. "Spectroscopie des défauts électriquement actifs par simplex-DLTS dans les structures P+N silicium préamorphisées au Germanium." Rouen, 2005. http://www.theses.fr/2005ROUES054.
Full textAbstract:
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 IVOur 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
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Ben, Naceur Walim. "Evaluation des solutions d’encapsulation quasi-hermétique pour les composants actifs hyperfréquences." Thesis, Bordeaux 1, 2013. http://www.theses.fr/2013BOR14793/document.
Full textAbstract:
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 démontréeMicrowave 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
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Fisne, Christophe. "Métasurfaces actives pour applications large bande." Thesis, Toulouse, INPT, 2020. http://www.theses.fr/2020INPT0086.
Full textAbstract:
Les métasurfaces offrent des propriétés électromagnétiques particulières permettant de générer des indices de réfraction inhabituels, produire des bandes électromagnétiques interdites, ou encore créer des surfaces à haute-impédance. Ces dernières, aussi nommées « Artificial Magnetic Conductor (AMC) » sont particulièrement intéressantes dans le domaine antennaire. En effet elles permettent de réduire les couplages de divers éléments rayonnants, mais aussi de miniaturiser les antennes comportant un plan réflecteur. Cependant, leur bande de fonctionnement inférieure à 10%, les rend souvent incompatibles avec des applications large bande. Pour pallier cette limitation en bande passante, l’intégration de circuits actifs de type « non- Foster » ouvre une voie permettant d’élargir la bande passante des surfaces à haute-impédance. Dans ce contexte, l’objectif de la thèse est de concevoir un réflecteur haute impédance largebande grâce à l’intégration de circuits actifs de type « non- Foster ». La bande passante visée est [0,5 GHz ; 1,5 GHz] soit 100% de bande passante relative. Dans cette thèse, une méthodologie de synthèse d’AMC large bande est proposée : un réflecteur AMC sous incidence normale est conçu à partir d’une métasurface connectée à un circuit non-Foster qui est lui-même chargé par une impédance optimisée. Les relations analytiques permettant d’exprimer le coefficient de réflexion de la métasurface en fonction du circuit non-Foster et de sa charge sont explicitées. Dans un premier temps, une métasurface fonctionnant en polarisation rectiligne permettant le report d’un circuit non Foster est proposée. Cette topologie permet de protéger le circuit électronique des ondes électromagnétiques incidentes.De plus, une étude permettant d’étendre le fonctionnement de la métasurface en polarisation circulaire est amorcée. Ensuite, un circuit Non- Foster de type « Negative Impedance Converter (NIC) » est conçu. La topologie du circuit est choisie dans un souci de simplification technologique. La réalisation de ce circuit a été faite en utilisant des composants standards et l’utilisation de potentiomètres permet un contrôle de l’impédance en entrée du circuit. Enfin, la charge de ce circuit NIC est déterminée afin de permettre le comportement AMC large bande en prenant en compte le comportement réel du circuit non FosterMetasurfaces have particular electromagnetic properties such as unusually refractive index, electromagnetic band gap and high impedance surface. Also named Artificial Magnetic Conductor (AMC), they are a focus of interest in the antennas field. Indeed, greater isolation between radiating elements and miniaturization of antenna with reflective plan can be achieved with those structures. Although they suffer from poor bandwidth (less than 10%), which make them inconsistent with wideband applications. To overcome this frequency limitation, implementation of non-Foster active circuits paves the way to extend the bandwidth of high impedance surfaces. In this respect, the thesis goal is to conceive a wideband high-impedance reflector with the integration of non-Foster circuits. The aimed bandwidth is [0.5 GHz; 1.5 GHz], that is to say 100% of the relative bandwidth. In this thesis, a synthesis methodology to realize a wideband AMC is proposed: an AMC reflector under normal incidence is conceived from a metasurface connected to a non-Foster circuit. The circuit is loaded with an optimized impedance. Analytic relationships between the reflection coefficient and the load impedance of the non-Foster circuit are given. Firstly, a metasurface working with linear polarizations and where the connection of the non-Foster circuit is offset. This topology protects the circuit against the perturbations due to the incident electromagnetic waves. Moreover, a study to extend metasurface functioning to circular polarization is under way. Then, a non-Foster circuit of type Negative Impedance Converter (NIC) is designed. A particular topology of circuit is selected in order to simplify the realization. It has been conceived using only components “off-the-shelf” and potentiometers which control the input impedance. Finally, the circuits load is calculated to obtain the attended wideband AMC behavior according with the real performance of the non-Foster circuit
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Darga, Arouna. "Etude des défauts électriquement actifs et des mécanismes de recombinaison des cellules solaires à base de Cu(In1-xGax)(Se1-ySy)2 co-évaporé ou électrodéposé." Paris 6, 2007. http://www.theses.fr/2007PA066413.
Full textAbstract:
Le marché mondial de l’énergie photovoltaïque, connaît depuis ces vingt dernières années une forte croissance de production annuelle. Les cellules solaires à base de chalcopyrites de formule générale CuIn1-x,Gax (Se1-y Sy)2 constituent une des voies les plus avancées pour la production de cellules solaires performantes en couches minces. Toutefois, les propriétés électriques de ces dispositifs restent encore insuffisamment connues. Dans ce travail, nous avons étudié les propriétés du transport électronique ainsi que les défauts électriquement actifs des dispositifs photovoltaïques en couche mince à base de matériau chalcopyrite de formule générale CuIn1-xGax(Se1-y Sy)2. Deux types de couches absorbantes ont été étudiés : le CuIn(Se,S)2 élaboré par électrodéposition et le Cu(In,Ga)Se2 obtenu par co-évaporation. Ce travail nous a permis d’identifier et de localiser les défauts électriquement actifs présents dans ces dispositifs, et de déterminer les mécanismes de recombinaisons qui gouvernent le transport électronique de ces dispositifs. L’influence de ces défauts sur les performances photovoltaïques, a analysé.
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Ben, Naceur Walim. "Evaluation des solutions d'encapsulation quasi-hermétique pour les composants actifs hyperfréquences." Phd thesis, Université Sciences et Technologies - Bordeaux I, 2013. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00991023.
Full textAbstract:
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.
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Monti, Federico. "Time sampling using four-wave mixing to measure the dynamics of semiconductor nanolasers." Electronic Thesis or Diss., université Paris-Saclay, 2024. http://www.theses.fr/2024UPASP026.
Full textAbstract:
Les nanolasers PhC suscitent de plus en plus d'attention en raison de leur capacité unique à manipuler et à confiner la lumière à une très petite échelle. Leur empreinte réduite et leur seuil bas en font des candidats idéaux pour la réalisation de connexions optiques, répondant ainsi à la demande croissante en matière de vitesse de transmission des données et de consommation d'énergie. De plus, leur géométrie singulière permet de contrôler leurs propriétés d'émission spontanée. Cela révèle l'unicité des nanolasers PhC d'un point de vue fondamental, soulignant leur potentiel à servir de sujets de recherche novateurs dans l'interaction lumière-matière. Malgré ces avantages, une caractérisation de leur émission et de leurs propriétés dynamiques fait toujours défaut, en raison des limitations actuelles des capacités de détection aux longueurs d'onde infrarouges.Dans cette thèse, j'ai développé une technique de détection à porte temporelle basée sur FWM, pour mesurer la réponse ultra-rapide des nanolasers 1D. En étudiant attentivement l'interaction entre les non-linéarités et la dispersion, il a été possible d'atteindre une sensibilité élevée de quelques photons et une résolution de 2 ps. Des améliorations supplémentaires de la sensibilité, jusqu'à moins d'une détection de photon, sont prévues en utilisant des puissances de pompe plus élevées. Cela peut ouvrir la voie à l'étude des statistiques des photons et des effets quantiques au cœur du régime quantique.Les profils des nanolasers 1D présentent un début très rapide de l'émission et une décroissance longue, compatible avec un facteur β de 0,12 et une durée de vie du photon de 20 ps. Une nouvelle approche pour obtenir les valeurs de ces deux paramètres contrôlant la dynamique du laser a été développée : elles ont été directement extraites de la réponse ultra-rapide des nanolasers, au lieu de se baser uniquement sur des mesures à l'état stationnaire telles que la courbe S, qui, dans de nombreux cas, peuvent conduire à des estimations inexactes en raison de l'interdépendance de ces paramètres. La réponse dynamique des nanolasers 1D est compatible avec une vitesse maximale de modulation d'environ 30 GHz, répondant à l'exigence de sources laser ultra-compactes à faible seuil pour les circuits intégrés photoniques et les communications optiques.La haute sensibilité et résolution de la technique nous ont permis de mesurer, pour la première fois à notre connaissance, une conversion de longueur d'onde adiabatique de photons avec un décalage de longueur d'onde aussi important que 1,2 nm. Cela montre le potentiel de la technique dans l'étude des dynamiques ultra-rapides aux longueurs d'onde NIRPhC nanolasers are receiving more and more attention due to their unique capacity to manipulate and confine light at a very small scale. Their small footprint and low thresholds make them ideal candidates for realizing optical interconnects, thus addressing the increasing demands for data transmission speed and power consumption. Moreover, their singular geometry enables the control of their spontaneous emission properties. This reveals PhC nanolasers' uniqueness from a fundamental point of view, highlighting their potential to serve as candidates for novel research in light-matter interaction. Despite these advantages, a characterization of their emission and their dynamical properties is still missing, due to the current limitations of the detection capabilities at infrared wavelengths.In this thesis, I have developed a time gating detection technique based on FWM, to measure the ultra fast response of 1D nanolasers. By carefully studying the interplay between nonlinearities and dispersion, it was possible to reach a high sensitivity of a few photons and a resolution of 2 ps. Further improvements in sensitivity, down to less than a photon detection, is predicted by employing higher gate powers. This can open the way to study photon statistics and quantum effects deep in the quantum regime.The profiles of 1D nanolasers feature a very fast onset of the emission and a long decay, compatible with a β factor of 0.12 and a photon lifetime of 20 ps. A novel approach to obtaining the values of these two parameters controlling laser dynamics has been developed: they have been directly retrieved from the%The manner in which these two parameters controlling laser dynamics have been obtained constitutes a novel approach, as they have been directly retrieved from theultra-fast response of nanolasers, instead of solely relying on steady state measurements such as the S curve, which, in many cases, can lead to inaccurate estimations due to the interdependence of these parameters. The dynamical response of 1D nanolasers is compatible with a maximum modulation speed of around 30 GHz, fullfiling the requirement for low threshold ultra compact laser sources for photonic integrated circuits and optical communications.The high sensitivity and resolution of the technique allowed us to measure for the first time, to the best of our knowledge, an adiabatic wavelength conversion of photons with a wavelength shift as large as 1.2 nm. This shows the potential of the technique in studying ultra fast dynamics at NIR wavelengths
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Mille, Julien. "Modèle déformables pour la segmentation et le suivi en imagerie 2D et 3D." Tours, 2007. http://www.theses.fr/2007TOUR4051.
Full textAbstract:
Les modèles déformables tels que les contours actifs sont des outils généraux et puissants pour la segmentation, en permettant notamment l'adjonction de contraintes et de connaissances a priori sur les objets à segmenter. Un modèle déformable est une structure géométrique déformée à l'aide d'une méthode d'évolution afin de s'ajuster aux frontières des objets recherchés. La segmentation est formulée comme un problèpmme d'optimisation, le but étant de déterminer la courbe ou la surface minimisant une fonction objectif (une énergie) composée de termes internes relatifs à la régularité géométrique du modèle et de termes externes qui mettent en relation le modèlle et l'image. Dans cette thèse, nous développons un modèle de contour actif pour la segmentation 2D et un modèle de surface active pour la segmentation 3D, ces deux modèles étant basés sur un formalisme unifié. Nous généralisons également le modèle de surface au problème de segmentation et suivi 3D+T. Nous proposons un ensemble d'amélioration de l'algorithme glouton, une méthode de minimisation numérique de la fonctionnelle d'énergie. Nous développons un nouveau terme externe basé région, que nous appelons énergie de région en bande étroite. Ce terme combine des caractéristiques locales et globales des structures d'intérêts et présente des avantages tant au niveau calculatoire qu'au niveau de la cohérence par rapport aux donnéesDeformabe models such as active contours are general and powerful tools for image segmentation, enabling to add constraints and prior knowledge about the objects to be segmented. Deformable models are geometrical structures deformed by an evolution method in order to fit the object boundaries. Segmentation is expressed as an optimization problem, which purpose is to determine the curbe of the surface minimizing an objective function (an energy), made up of internal terms related to to model's geometrical smoothness and external terms attaching the model to the image data. In this thesis, we develop an active contour model for 2D segmentation and an active surface model for 3D segmentation, both being based on a unified framework. We also extend the surface model to 3D+T segmentation and tracking. We propose several improvements on the greedy algorithm, a numerical method minimizing the objective function. We also develop an original region-based external term, referring it to as narroy band region energy. It combines local and global features about structures of interest and offers advantages relative to the computational cost and consistency with respect to data
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Voutsinas, Georgios. "Optimisation of the ILC vertex detector and study of the Higgs couplings." Thesis, Strasbourg, 2012. http://www.theses.fr/2012STRAE053/document.
Full textAbstract:
Cette thèse est une contribution au document intitulé "Detector Baseline Document (DBD)" décrivant le conceptde détecteur ILD envisagé auprès du collisionneur linéaire international électron-positon ILC (acronyme del'anglais International Linear Collider).Les objectifs de physique de l'ILD nécessitent un détecteur de vertex (VXD) particulièrement léger, rapide et trèsgranulaire permettant d'atteindre une résolution sans précédent sur le paramètre d'impact des trajectoiresreconstruites des particules produites dans les interactions étudiées. Le principal objectif de cette thèse est demontrer comment optimiser les paramètres du VXD dans le cas ou il est composé de Capteurs à Pixels Actifsfabriqués en technologie industrielle CMOS (CAPS). Ce travail a été réalisé en étudiant la sensibilité desperformances d'étiquetage des saveurs lourdes et de la précision sur les rapports d'embranchement hadroniquedu boson de Higgs aux différents paramètres du VXD.Le cahier des charges du VXD, particulièrement ambitieux, a nécessité le développement d'une nouvelletechnologie de capteurs de pixels de silicium, les CAPS, dont le groupe PICSEL de l'IPHC est à l'origine. Lavitesse de lecture et l'influence des paramètres qui régissent la fabrication des capteurs en fonderie ont étéétudiées dans cette thèse, et des prototypesde CAPS ont été caractérisés sur faisceau de particules. Enfin, les performances de trajectométrie d'un VXDcomposé de CAPS a été évalué avec des études de simulationThis thesis is a contribution to the " Detector Baseline Document ", describing the ILD detector which is intendedfor the International Linear Collider (ILC).The physics goals of the ILD call for a vertex detector (VXD) particularly light, rapid and very granular allowing toreach an unprecedented resolution on the impact parameter of the tracks that reconstruct the particles producedin the studied interactions. The principle goal of this thesis is to show how to optimise the parameters of the VXDin the case that is composed of Active Pixel Sensors manufactured in industrial CMOS technology (CAPS). Thiswork has been realised by studying the sensitivity of the performance of the heavy flavour tagging and theprecision on the hadronic branching fractions of the Higgs boson as a function of different sets of VXDparameters.The specifications of the VXD, particularly ambitious, call for the development of a novel silicon pixel sensorstechnology, the CAPS, which was pioneered by the PICSEL group of IPHC. The readout speed and the influenceof the fabrication parameters have been studied in this thesis, and CAPS prototypes have been characterised intest beams. Finally, the tracking performance of a CAPS based VXD has been evaluated with simulation studies
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Feddi, El Mustapha. "Action d'un champ magnétique sur les trions excitoniques dans les semiconducteurs." Metz, 1987. http://docnum.univ-lorraine.fr/public/UPV-M/Theses/1987/Feddi.El_Mustapha.SMZ8707.pdf.
Full textAbstract:
Les trions excitoniques sont des quasiparticules chargées et mobiles, pouvant résulter, dans certaines conditions, de la liaison d'un "exciton" avec un électron ou un trou libre dans les semiconducteurs. Ils font partie des états excités électroniques dont l'étude présente un très grand intérêt tant des points de vue pratique que théorique. Elle permet de comprendre les mécanismes des recombinaisons radiatives contrôlant le fonctionnement de certains dispositifs utilisés en optoélectronique. Elle fournit à la physique fondamentale des modèles de systèmes formés de particules ou de quasiparticules couplées, susceptibles d'une analyse expérimentale et théorique très fine. Les trions excitoniques sont susceptibles de donner lieu à des propriétés très originales résultant de leur mobilité et de leur charges. Toutefois, leur existence n'a été établie que dans un nombre limité de semiconducteurs. En effet, leur identification expérimentale est compliquée par le fait que dans les spectres optiques les raies d'excitons, de biexcitons et de trions sont souvent très proches comme le montrent les calculs théoriques des énergies de liaisons. Dans cette étude nous montrons comment l'action d'un champ magnétique permet de distinguer les trions des autres complexes excitoniques. A cet effet, nous déterminons les niveaux d'énergie des trions excitoniques en champ magnétique dans l'approximation de la masse effective. Nous montrons dans quelles conditions le mouvement du centre de masse dans un lan perpendiculaire à la direction du champ donne lieu à l'apparition de niveaux de Landau, analogues à ceux observés pour une particule libre et chargée soumise à un champ magnétique. Nous calculons la contribution à l'énergie totale due mouvement relatif des trois particules en résolvant de façon variationnelle l'équation de Schrödinger. Les résultats obtenus montrent que le champ magnétique stabilise la liaison par suite du rétrécissement des orbitales. Nous déterminons le coefficient d'absorption des transitions dipolaires électriques entre des états d'électrons libres et des états de trions négatifs. Ce dernier présente une série d'oscillations dont les maxima correspondent aux différents niveaux de landau. Enfin nous discutons de l'influence de la température sur les transitions optiques. L'intérêt essentiel de la présente étude est de mettre en évidence, pour la première fois, l'existence de niveaux de Landau et d'un magnétoabsorptionThe excitonic trions are moving bound states of an exciton and an electron or a hole in a semiconductor. Their binding energies are often small as resulting from variational calculations. Though original properties are expected due to their charge, their experimental identification may be difficult because the exciton, biexciton and trion lines are sometimes very close. We show how a constant magnetic field may be used to distinguish the trions from other excitonic complexes. Indeed, in the case of the exciton or biexciton, the motion of the centre of mass may be eliminated by means of a lamb gauge transformation because these complexes are neutral. However, in the case of the charged trions, only the motion in the direction of the field may be eliminated by means of an analog one gauge transformation. Generally speaking, the relative motion cannot be separated from the motion of the centre of mass in a plane perpendicular to the magnetic field. However, for not too high fields, htis latter is expected to be slow in comparison with the former. We therefore separate the two motion in the sense of the Born-Oppenheimer approximation. In this limit, the centre of mass of the trions behave like single charged particles so that additional Landau levels appear in the energy spectrum. Finally, we compute the relative energy by means of the variation method using a 34-term Hylleraas-type wave function and discuss the optical absorption. We show which the absorption coefficient presents a pics succession whose the maxima are in near Landau's levels. Indeed, it show a oscillatory magneto-absorption
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Feddi, El-Mustapha. "Action d'un champ magnétique sur les trions excitoniques dans les semiconducteurs." Grenoble 2 : ANRT, 1987. http://catalogue.bnf.fr/ark:/12148/cb37604989d.
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FEDDI, EL MUSTAPHA Stebe Bernard. "ACTION D'UN CHAMP MAGNETIQUE SUR LES TRIONS EXCITONIQUES DANS LES SEMICONDUCTEURS /." [S.l.] : [s.n.], 1987. ftp://ftp.scd.univ-metz.fr/pub/Theses/1987/Feddi.El_Mustapha.SMZ8707.pdf.
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Mashade, Mohamed Bakry el. "Largeur spectrale du laser semiconducteur dans l'approximation d'une couche mince active." Grenoble 2 : ANRT, 1987. http://catalogue.bnf.fr/ark:/12148/cb37607749b.
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Zurletto, Claude. "Influence de recuit à 425o C sur des propriétés électriques du silicium polycristallin : action d'une interface aluminium-silicium." Aix-Marseille 3, 1988. http://www.theses.fr/1988AIX30053.
Full textAbstract:
Analyse des longueurs de diffusion des porteurs minoritaires dans si. Des recuits a 425#oc pendant quelques heures augmentent la longueur de diffusion de 20 a 30 m tant que les valeurs initiales sont inferieures a 60 m. Les effets sont plus marques lorsqu'une couche d'aluminium est prealablement deposee sur la face arriere des echantillons ou lorsque les echantillons sont soumis a une diffusion superficielle de phosphore. Explication des resultats par l'interaction entre atomes d'oxygene dissous, impuretes metalliques, interstitiels de si et defauts (dislocations)
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Talib, Abdullah Saleh. "Influence du caractère semiconducteur des minéraux sur leur interaction avec les tensio-actifs en solution application au système galène-xanthate /." Grenoble 2 : ANRT, 1986. http://catalogue.bnf.fr/ark:/12148/cb37601451m.
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Moradi, Aali. "Action d'un champ magnétique sur les trions excitoniques dans les puits quantiques de semi-conducteurs." Metz, 2001. http://docnum.univ-lorraine.fr/public/UPV-M/Theses/2001/Moradi.Aali.SMZ0122.pdf.
Full textAbstract:
Le travail présenté dans ce mémoire est consacré à l'étude des excitons chargés (ou trions excitoniques) dans les puits quantiques de semi-conducteurs, en l'absence et en présence d'un champ magnétique. Les résultats numériques ont été particularisé à des composés de type GaAS/GaAlAs et CdTe/CdZnTe en raison des applications potentielles de ces nanostructures dans le domaine de l'optoélectronique. Les excitons chargés résultent de la liaison d'un exciton (paire électron trou) avec un électron (trion négatif) ou un trou (trion positif) et peuvent donc être considérés comme des quasi-particules chargées et mobiles. De ce fait, ils présentent des propriétés originales qui les différencient des autres complexes excitoniques. Dans une première étude, en l'absence de champ magnétique, nous avons déterminé les énergies de liaison de deux types de trions, en nous plaçant dans le cadre de l'approximation de la masse effective et dans un modèle à deux bandes non dégénérées. Pour les composés étudiés, les deux types de trions sont stables pour toutes les valeurs de la largeur des puits. De plus, les raies d'absorption sont très différentes de celle des excitons et des autres complexes excitoniques. Contrairement à ces dernières, elles ne sont pas fines, mais présentent un bord d'absorption principal suivi d'une queue décroissante vers les basses énergies. Nous avons ensuite étudié l'influence d'un champ magnétique perpendiculaire au plan des couches. Il apparaît que le champ conduit à une augmentation des énergies. De plus, pour des champs suffisamment faibles, nous avons montré que les énergies se décomposent en niveaux de Landau, résultant du mouvement du centre de masse chargé dans un plan perpendiculaire au champ. Ce résultat est original, et n'a pas encore lieu à aucune confirmation expérimentale. Enfin, nous avons montré que la magnéto-absorption des trions se réduit en une série de pics de DiracThis work is devoted to the study of the charged excitons (or trions) in semiconductor quantum wells, with or without an external magnetic field. The numerical results concern more particularly GaAS/GaAlAs and CdTe/CdZnTe compounds due to their possible in the field of optoelectronics. Charged excitons result from the binding of an exciton (electron hole pair) and an electron (negative trion) or a hole (positive trion), and may be considered as mobile as charged particles. Thus, they are expected to exhibit original properties, differentiating them from other excitonic complexes. In a first study, without any magnetic field, we have determined the binding energies of the two kinds of trions in the frame of the effective mass approximation within a two isotropic parabolic bands model. It results that in the case of the above compounds, the two kinds of trions are stable against dissociation for all values of the well widths. Moreover the optical absorption does not give rise to sharp lines, as in the cases of excitons or bound excitons, but to a main absorption threshold followed by a decreasing tail on its low energy side. We have also studied the influence of a magnetic field directed along the growth axis. It appears that the field gives rise to an increase of the energies. Moreover in the case of low magnetic fields, we have shown that the energies splits into Landau levels. This is due to the quantized motion of thein-plane motion of the center of mass of the trions. This result is original, and has not yet received experimental confirmation. Finally we have shown that the optical magnetoabsorption reduces to a serie of Dirac peaks
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Kaddour, Mohsen. "Contribution à la modélisation d'un coupleur actif à onde lente en lignes de transmission à contact métal-semiconducteur." Toulouse, INPT, 1987. http://www.theses.fr/1987INPT034H.
Full textAbstract:
Analyse de la propagation des ondes lentes ainsi que de leur couplage interlignes dans une structure metal semiconducteur couramment utilisee dans les circuits microondes. La structure utilisee est un mesfet bigrille qui sera modelise
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Kaddour, Mohsen. "Contribution à la modélisation d'un coupleur actif à ondes lentes en lignes de transmission à contact métal-semiconducteur." Grenoble 2 : ANRT, 1987. http://catalogue.bnf.fr/ark:/12148/cb37606265z.
Full text
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Suarez, Aparicio Hector. "Étude de la mise en parallèle de composants de puissance : application au parallélisme actif de modules de puissance." Aix-Marseille 3, 2004. http://www.theses.fr/2004AIX30020.
Full textAbstract:
Le travail réalisé dans le cadre de cette thèse aborde l'analyse du parallélisme des IGBTs et l'étude de la gestion active du déséquilibre en courant. La conception des différentes topologies (maître esclave et décentralisée) intégrant l'équilibrage actif montre que l'action de la correction améliore la répartition des courants et les pertes. La topologie décentralisée effectue un meilleur équilibrage des courants que la topologie centralisée par l'action d'une boucle additionnelle. Cela permet aussi de corriger un déséquilibre plus grand. Par contre, en termes de pertes totales la topologie maître esclave a une meilleure performance car la topologie décentralisée ralentit les phases de commutation. L'équilibrage appliqué à la mise en parallèle des IGBTs identiques, IGBTs différents et IGBT+MOSFET confirme l'intérêt d'équilibrage actif. Cette technique nous permet de proposer une nouvelle procédure de maintenance en remplaçant un composant parmi d'autre en conservant l'équilibragePower electronics applications, that need high current levels, force us to develop power switches based on the parallel connexion of available standard devices. This thesis analyses the IGBT parallel connexion and studies the active control of the current imbalance. The design of the different topologies (master slave and decentralized) integrating active current balance shows that the correction action improves the current and loss distribution. The decentralized topology carries out a better current balancing than the centralized topology, due to an additional feedback loop. This loop also allows the elimination of bigger imbalance amplitude. On the other hand, in terms of total loss the master slave topology performs better because the decentralized topology slows down the switching phases. The balancing principle applied to the parallel connexion of the identical IGBTs, different IGBTs and IGBT+MOSFET confirms the interest of the active current balance. Therefore, this technique allows us to propose a new procedure of maintenance, substituting a device among others while preserving the current balance
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Lavastre, Eric. "Déclenchement des microlasers solides émettant à 1,55 µm par un dispositif à semiconducteur." Université Joseph Fourier (Grenoble ; 1971-2015), 1998. http://www.theses.fr/1998GRE10173.
Full textAbstract:
Les microlasers emettant a 1,55 m sont des lasers solides de faible volume (<1 mm#3) a base de verre : er, yb dont les miroirs de la cavite sont directement deposes sur le milieu a gain. En introduisant un modulateur dans la cavite, il est possible de declencher le laser afin d'obtenir des impulsions de puissance crete elevee donc exploitables pour des applications telles que la telemetrie. L'objet de cette these est d'utiliser un dispositif a semiconducteur comme modulateur. De par leurs proprietes optiques et electriques, les semiconducteurs presentent un fort potentiel pour le declenchement passif et le declenchement actif. Les structures etudiees sont des couches epaisses et des structures a puits quantiques constituees d'in#xga#1##x##yal#yas epitaxiees sur un substrat d'inp. En declenchement passif dans une configuration microlaser, les meilleurs resultats ont ete obtenus avec une couche epaisse de 80 nm d'in#0#,#4#8ga#0#,#5#2as. Les energies et les puissances cretes par impulsion sont respectivement de 2 j et 2w avec un substrat d'inp semi-isolant et, 25 nj et 5w avec un substrat d'inp non dope. Ces differences dans les performances sont dues a des effets non-lineaires associes au substrat d'inp semi-isolant qui elargissent les impulsions. En declenchement actif, les premiers essais en cavite externe ont montre qu'il est possible de moduler l'emission laser en appliquant des creneaux de tension inferieurs a 20v pendant 1 s aux bornes d'une diode p. I. N dont la region intrinseque se compose de 10 puits quantiques d'in#0#,#5#3ga#0#,#4#7as dans des barrieres d'in#0#,#5#2al#0#,#4#8as. Afin d'optimiser l'effet du champ electrique, une structure mesa et une passivation ont ete realisees.
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Djelloul, Abdelatif. "Dépôt plasma de silicium amorphe hydrogène à partir de silane : cas des puissances élevées." Toulouse, INPT, 1997. http://www.theses.fr/1997INPT026G.
Full textAbstract:
L'objectif de ce travail consiste a analyser puis a modeliser le phenomene de depot de silicium amorphe hydrogene a partir de silane dans des reacteurs a activation plasma. L'etude a tout particulierement ete consacree au domaine des puissances rf elevees. Elle demontre que, si une chimie assez simple peut etre utilisee pour des conditions de faible puissance, il n'en est pas de meme pour des conditions de puissance elevee ou un grand nombre de reactions doit etre pris en compte. L'utilisation d'un logiciel relativement simplifie, afin d'obtenir un outil de simulation d'utilisation commode tout en restant precis, nous a permis d'effectuer une analyse numerique systematique des processus chimiques mis en jeu dans la decharge. La confrontation entre un ensemble de resultats experimentaux, obtenus sur une unite pilote, et les informations fournies par l'exploitation du logiciel, nous a permis d'etablir la qualite du modele, et de tirer un ensemble de conclusions qui ameliorent la connaissance du procede de depot assiste par plasma.
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Maës, Clément. "Plasmonique active pour l’infrarouge sur semi-conducteur fortement dopé." Thesis, Montpellier, 2020. http://www.theses.fr/2020MONTS033.
Full textAbstract:
Le contexte de ma thèse se situe dans le cadre de l’imagerie multispectrale infrarouge (IR) et traite notamment de la plasmonique, domaine de l’optique électromagnétique dont le but est d’étudier et d’exploiter des ondes de surface existant à l’interface entre un métal et un diélectrique. On cherche à miniaturiser des fonctions optiques grâce aux nanotechnologies et plus précisément à réaliser du filtrage spectrale IR au niveau du pixel de détection en intégrant un nano-résonateur. Usuellement, on utilise des diélectriques et des métaux mais l’intégration est complexe. J’explore le potentiel offert par les semi-conducteurs fortement dopés pour remplacer les métaux, ce qui pourrait permettre une meilleure intégration aux procédés technologiques de fabrication de photodétecteur ou d’émetteur. J’utilise des semi-conducteurs III-V, compatibles avec la croissance épitaxiale du super-réseau de type 2 (T2SL) des photodétecteurs infrarouge à ondes longues (LWIR). De plus, travailler avec un semi-conducteur fortement dopé offre la possibilité de modifier la fréquence de résonance en ajustant la densité de porteurs libres par action d’une différence de potentiel. J’étudie des architectures de composants "GMR" (Guided-mode resonance), usuellement formées d’un guide d’onde en diélectrique, siège de la résonance, et d’un réseau en diélectrique ou en métal permettant le couplage entre l’onde incidente ou transmise et le mode guidé grâce aux ordres ±1 diffractés par le réseau dans la couche mince. La tendance actuelle est d’intégrer ces composants directement au niveau du pixel de détection mais au prix de nombreuses étapes de fabrication. J’étudie la possibilité d’utiliser exclusivement des semi-conducteurs pour simplifier le procédé de fabrication et permettre une intégration monolithique du filtre au détecteur. Le guide d’onde est constitué d’un semi-conducteur intrinsèque et le réseau en semi-conducteur fortement dopé. La gamme spectrale d’intérêt se situe dans l’infrarouge lointain (8 μm - 14 μm).Dans un premier temps, les démonstrations théorique et expérimentale d’un filtre spectral nanostructuré tout semi-conducteur pour l’infrarouge fondé sur la résonance de mode guidé ont été effectuées. J’ai dimensionné puis fabriqué un échantillon dont la première étape consiste en le dépôt par épitaxie d’une couche de GaSb et d’une couche de InAsSb fortement dopé sur un substrat en GaAs avant une étape de photolithographie pour définir le masque de la gravure ionique réactive afin d’obtenir le réseau de diffraction. Un travail expérimental a ensuite permis de caractériser le composant (mesure sous incidence normale, étude angulaire, mesure à basse température) avec notamment la réalisation d’un banc de caractérisation angulaire. En parallèle, j’ai étudié un empilement approprié de matériaux dopés permettant, par application d’une tension électrique, de déplacer les électrons libres issus du dopage dans le réseau et le guide, ce qui modifie alors localement l’indice de réfraction et donc directement les conditions de guidage de la lumière par variation de phase. Différentes approches ont été présentées pour tenter d’ajuster la longueur d’onde de résonance du filtre spectral GMR : accumulation et déplétion des charges dans le réseau de diffraction, insertion d’une jonction P-N dans le guide d’onde, ...Enfin, une première brique pour l’intégration d’un T2SL dans un nano-résonateur optique pour réaliser un photodétecteur nanostructuré tout semi-conducteur a été étudiée. J’ai proposé́ la conception théorique de plusieurs nano-résonateurs intégrant un photodétecteur de type T2SL (filière InAs/GaSb). J’ai conçu trois architectures aux propriétés spectrales distinctes et qui diffèrent notamment par l’épaisseur de la couche de T2SLThe context of my thesis deals with infrared (IR) multispectral imaging and in particular with plasmonics, a field of electromagnetic optics whose the aim is to study and exploit surface waves existing at the interface between a metal and a dielectric. We seek to miniaturize optical functions thanks to nanotechnologies and more precisely to perform IR spectral filtering at the detection pixel level by integrating a nano-resonator. Usually we use dielectrics and metals, but the integration is complex. I am exploring the potential offered by heavily doped semiconductors to replace metals, which could allow better integration into technological processes for fabricate a photodetector or emitter. I use III-V semiconductors, compatible with the epitaxial growth of type 2 superlattice (T2SL) of long wave infrared photodetectors (LWIR). Furthermore, working with a heavily doped semiconductor offers the possibility of modifying the resonance frequency by adjusting the density of free carriers by the action of a potential difference.I study architectures of "GMR" components (Guided-Mode Resonance), usually formed by a waveguide in dielectric, where occurs the resonance, and a grating in dielectric or metal allowing the coupling between the incident or transmitted wave and the guided mode thanks to the ±1 orders diffracted by the grating in the thin layer. The current trend is to integrate these components directly at the level of the detection pixel but at the cost of numerous fabrication steps. I am studying the possibility of using exclusively semiconductors to simplify the fabrication process and allow monolithic integration of the filter into the detector. The waveguide consists of an intrinsic semiconductor and the grating of heavily doped semiconductor. The spectral range of interest is in the far infrared (8 μm - 14 μm).First, theoretical and experimental demonstrations of an all-semiconductor nano-structured spectral filter for infrared based on guided-mode resonance were carried out. I dimensioned and then fabricated a sample where the first step consists in depositing by epitaxy a layer of GaSb and a layer of highly doped InAsSb on a GaAs substrate before a photolithography step to define the mask of the etching reactive ionic etching in order to obtain the diffraction grating. An experimental work then made it possible to characterize the component (measurement under normal incidence, angular study, measurement at low temperature) with in particular the realization of an angular characterization setup.In parallel, I studied an appropriate stack of doped materials allowing, by applying an electrical voltage, to move the free electrons from doping in the grating and the guide, which then locally modifies the refractive index and therefore directly the conditions for guiding the light by phase variation. Different approaches have been presented in an attempt to adjust the resonance wavelength of the GMR spectral filter: accumulation and depletion of charges in the diffraction grating, insertion of a PN junction in the waveguide, ...Finally, a first brick for the integration of a T2SL in an optical nano-resonator to make an all-semiconductor nano-structured photodetector was studied. I proposed the theoretical design of several nano-resonators integrating a T2SL type photodetector (InAs/GaSb). I designed three architectures with distinct spectral properties, which differ in particular in the thickness of the T2SL layer
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Guillebot, de Nerville Marie Anne. "Dépôt par activation plasma de matériaux diélectriques sur substrat semi-conducteur pour les nouvelles technologies submicroniques : Optimisation d'un réacteur industriel." Montpellier 2, 1995. http://www.theses.fr/1995MON20049.
Full text
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Lesecq, Marie. "Fonctionnalités actives en optique intégrée à base de fils optiques en filière InP : application à la commutation optique." Lille 1, 2007. https://pepite-depot.univ-lille.fr/LIBRE/Th_Num/2007/50376-2007-127.pdf.
Full textAbstract:
L'objectif de cette étude est l'évaluation des potentialités de la nanophotonique pour la réalisation de la fonction de commutation à la longueur d'onde des télécommunications optiques 1550 nm. Des guides optiques de taille submicronique (ou fils optiques) ont été utilisés. L'étape de conception à l'aide de logiciels commerciaux de modélisation numérique a permis de définir une structure de commutation optique originale basée sur la mise en série de deux jonctions Y actives dissymétriques. Différents procédés technologiques spécifiques ont été développés : lithographie électronique sur résine épaisse pour la définition de motifs de taille micrométrique, gravure profonde et anisotrope, report de contact sur des structures fortement non planaires. Les caractérisations optiques des structures passives, guides droits, guides courbes et jonction Y ont mis en évidence la possibilité de réduire fortement les dimensions des composants par rapport à l'optique intégrée traditionnelle. Les caractérisations électro-optiques des micro-commutateurs ont mis en évidence une diaphotie de -20 dB pour une consommation de 100 mA. Enfin, La technologie microguide a été utilisée pour la réalisation de deux types de filtres optiques. Les premiers sont des résonateurs à microdisque ou microanneau ; nous avons notamment démontré la possibilité de réaliser une accordabilité tout-optique des résonances du disque. Les seconds sont des filtres compacts de types stubs.
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Bachaalany, Mario. "Utilisation de capteurs CMOS rapides pour l'imagerie X à très haute sensibilité." Phd thesis, Université de Strasbourg, 2012. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00955895.
Full textAbstract:
Cette étude évalue le potentiel, comme détecteur de rayons X, des capteurs à pixel CMOS conçus pour la trajectométrie des particules chargée. Nous démontrons l'intérêt de la construction d'une image par comptage de photons uniques pour la définition de celle-ci. Un dispositif exploitant une source X est développé pour mesurer la résolution spatiale sur l'impact des photons. Une simulation complète sous GEANT4 montre que le système permet d'estimer cette résolution avec une incertitude de 2 µm. L'application du protocole caractérise la détection directe des rayons X de basse énergie (< 10 keV) par un capteur CMOS avec une résolution de 52 lp/mm. Une méthode de détection indirecte, couplant un cristal de CsI(Tl) finement segmenté au capteur CMOS, est employée pour les énergies supérieures à 10 keV. La résolution spatiale dans ces conditions atteint 15 lp/mm. Une simulation détaillée explique cette performance limitée par les caractéristiques d'émission de lumière du cristal employé.
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Nachab, Abdellatif. "Etudes expérimentales et modélisations Monte Carlo de l'auto-absorption gamma et de la dosimétrie active par capteurs CMOS." Phd thesis, Université Louis Pasteur - Strasbourg I, 2003. http://tel.archives-ouvertes.fr/in2p3-00023644.
Full textAbstract:
Les travaux de recherche de cette thèse portent sur deux parties: l'évaluation de l'auto-absorption des rayonnements gamma et l'étude de la fonction de réponse des capteurs à pixels actifs pour la dosimétrie en temps réel. Dans le processus d'analyse quantitative de la radioactivité par spectrométrie gamma, l'étalonnage en rendement de détection de la chaîne est une étape essentielle. Outre le problème des interférences, l'atténuation des photons dans l'échantillon et l'effet de sommation en cas de cascade de transitions gamma sont les deux principaux facteurs déterminants dans ce type d'analyse. Dans ce contexte des mesures expérimentales et des calculs de simulation Monte Carlo, ont été réalisés pour étudier le phénomène de la self-absorption et évaluer les effets de matrice dans le cas des échantillons volumineux. Cette étude a permis de corriger les analyses par spectrométrie gamma des phosphates marocains. La deuxième partie de la thèse consiste à appliquer des capteurs CMOS de type MIMOSA, dérivés de ceux développés par l'IReS et le LEPSI pour la physique des particules, à la détection de rayonnements de neutrons et alpha, pour en faire des dosimètres léectroniques impulsionnels personnels. Ces appareils doivent permettre de suivre en temps réel les concentations du radon dans des environnements variés. Des codes ont été élaborés pour l'acquisition et l'analyse des données enregistrées par un système conçu pour cette application. Des tests ont été effectués pour la détection du radon et descendants émanant d'une source de Radium. Les résultats de ces tests ont été comparés aux mesures obtenues par d'autres techniques passives et actives. Des calculs de simulation Monte Carlo de la fonction de réponse du système aux neutrons rapides à l'aide du code MCNP ont été effectués.
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Delachat, Florian Brice. "Élaboration et caractérisation de nanoparticules de silicium dans du nitrure de silicium en vue d’applications photovoltaïques." Strasbourg, 2010. http://www.theses.fr/2010STRA6148.
Full textAbstract:
Les nanoparticules de silicium (Si-nps) enfouies dans une matrice de nitrure de silicium (SiNx) sont prometteuses pour les applications photovoltaïques. Cette thèse traite de leur élaboration et leur caractérisation dans le SiNx afin de maitriser leurs propriétés optiques par l’intermédiaire du confinement quantique. Des couches minces (»100nm) SiNx riche en silicium (NSRS) sont préalablement déposées par PECVD. Elles sont ensuite recuites à 1100°C/30min pour permettre la nucléation des Si-nps dans la matrice de nitrure de silicium. Nous montrons que le contrôle de l’excès de Si permet d’engendrer une grande diversité de nanostructures (forte densité -2x1012 cm-2- de Si-nps amorphes de 3 nm de taille moyenne, nanostructures percolées de silicium cristallin, arrangements nano-colonnaires cristallins). Cependant la large distribution de tailles de Si-nps générée par cette approche limite le contrôle efficace des propriétés optiques. Pour cela, nous avons élaboré et caractérisé des super-réseaux composés alternativement de couches NSRS et SiO2 ou Si3N4. Ces dernières permettent de limiter la croissance des Si-nps au moins dans une direction et ainsi d’affiner la distribution de tailles des Si-nps. Nous avons déterminé les conditions d’élaboration optimales de ces super-réseaux permettant d’obtenir des Si-nps de tailles contrôlées compatibles avec le confinement quantique (<5nm). Finalement, des mesures de résistivité des couches NSRS ont été réalisées afin d‘apprécier les problèmes de transport de charges électriques dans les systèmes Si-nps/SiNx en vue de leur intégration dans les cellules photovoltaïques à multi-jonctionsSilicon nanoparticles (Si-nps) embedded in a silicon nitride matrix (SiNx) are promising for photovoltaic applications. These applications require tuning the optical properties of the films by managing the quantum confinement of the Sinps. This thesis work deals with the elaboration and characterization of silicon nanostructures embedded in silicon nitride. Thin films (»100nm) of silicon rich silicon nitride (SRSN) have been deposited by PECVD and subsequently annealed at 1100°C/30min to allow the nucleation of Si-nps. We show that the control of the silicon excess generates a large diversity of nanostructures including a high density (2x1012 cm-2) of amorphous Si-nps with an average size of 3nm, percolated crystalline nanostructures or nano-columnar crystalline arrangements. However, the large size distribution of Si-nps fathered by the single layer approach limits the control of the optical properties expected by quantum confinement in Si-nps. Then, we have investigated the formation and characterization of super-lattices composed of alternative layers of SRSN and SiO2 or Si3N4 ultrathin films. These stoichiometric layers have been used to limit the Si-nps growth in order to thin down the size distribution. We have identified the experimental parameters, namely the Si excess and the thickness of the SRSN, needed for the formation of Si-nps with size small enough to be compatible with quantum confinement. Finally resistivity experiments in the system Si-nps-Si3N4 have been conducted in order to identify the electrical transport problems that should be overcome for coming application as PV tandem cell for instance
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Pes, Salvatore. "Nanostructures-based 1.55 μm-emitting Vertical-(External)-Cavity Surface-Emitting Lasers for microwave photonics and coherent communications." Thesis, Rennes, INSA, 2019. https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-02892844.
Full textAbstract:
Les travaux de thèse présentés en ce mémoire ont comme objectif principal le développement des sources lasers à semi- conducteurs en cavité verticale sur substrat InP, intègrent des régions actives à nanostructure quantiques, et émettent à des longueurs d’onde “télécom” (1550-1600 nm). Le développement d’un nouveau procédé technologique pour la réalisation de composants VCSEL compactes est détaillé. Ce procédé (nommé TSHEC) a été utilisé pour réaliser des émetteurs VCSELs en pompage optique sur plateforme hôte Si, ayant des performances très satisfaisantes. Ce même procédé a été adapté à la réalisation de VCSELs en pompage électrique, avec une étude préliminaire de la section de confinement électrique basée sur une BTJ en InGaAs, et le développement d’un nouveau jeu de masque dédié. Grace à la mise au point de la technologie des μ-cellules à cristaux liquides réalisé en partenariat avec LAAS, IMT Atlantique et C2N, on a pu adapter le procédé TSHEC pour la réalisation de dispositifs accordables. Une photodiode accordable autour de 1.55 μm a été réalisée, et des émetteurs VCSELs accordables basés sur la même technologie sont actuellement en cours de développement. Dans ces travaux on a également abordé le développement des VECSELs à base de bâtonnets quantiques InAs et émettent à 1.6 μm. Un premier dispositif a été réalisé et caractérisé en régime multimode et mono-fréquence. Finalement, la réalisation d’un banc expérimental pour la mesure directe de la constante de couplage dans des VECSELs bi-fréquence a été détaillée. Ce banc a permis de quantifier précisément le couplage existant entre deux états propres orthogonaux d’un VECSEL à puits quantiques émettent à 1.54 μm, et prochainement permettra la même étude dans des structures anisotropes, tels quels les bâtonnets quantiques ou le boites quantiques, dans le but d’investiguer l’effet de l’élargissement inhomogène présenté par ces milieux à gain en termes de couplage entre modes propresThe work presented in this dissertation focus on the development of InP-based semiconductor vertical-cavity lasers, based on quantum nanostructures and emitting at the telecom wavelengths (1550-1600 nm). A new technological process for the realization of compact VCSELs is described. This process (named TSHEC) has been employed to realize optically-pumped VCSELs, integrated onto a host Silicon platform, with good performances. The same process has been adapted to develop an electrically-driven version of VCSELs: a preliminary study of the confinement section based on a InGaAs-BTJ is presented, together with the development of a mask set. Thanks to the development of the liquid crystals μ-cell technology (in collaboration with LAAS, IMT Atlantique et C2N), we realized a tunable photodiode at 1.55 μm, and a tunable VCSEL is currently under development. This work also presents the first realization of a 1.6 μm- emitting optically-pumped quantum dashes-based VECSELs, and its characterization in multi-mode and single-frequency regime. Finally, the realization of an experimental setup for the investigation of the coupling between two orthogonal eigenstates of a bi- frequency 1.54 μm-emitting SQW-VECSEL has been conceived and realized. This setup, which allowed the direct quantification of the coupling constant on such a device, in the near future will allow performing the same study on anisotropic structures like quantum dashes or quantum dots, with the objective of studying the inhomogeneous broadening effect observed in these gain regions
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Viana, Carlos Eduardo. "Réalisation et caractérisation d'une technologie CMOS-TFT à basse température (<600° C)." Rennes 1, 2002. http://www.theses.fr/2002REN10148.
Full text
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Sun, Qianying. "Conducting ceramics based on ZnO co-doped by (Al, Ti, Mg) : microstructure, electronic active defects and electrical properties." Thesis, Le Mans, 2020. http://www.theses.fr/2020LEMA1014.
Full textAbstract:
Les céramiques conductrices à base de ZnO suscitent un important intérêt pour leurs applications comme varistances, capteurs de gaz, électrodes transparentes, dispositifs piézoélectriques, électro-optiques ou thermoélectriques. Le dopage de ZnO confère aux céramiques formées des propriétés électriques et optiques remarquables caractérisées par une transparence optique modulée, des énergies de liaison élevées pour les excitons, et des conductivités électriques atteignant 0.1 MS.m-1. La grande conductivité de ZnO est intimement liée aux éléments dopants, à la microstructure des céramiques et aux conditions de synthèse et traitements. Les joints de grains, la structure cristalline, le désordre structural et les défauts électroniques contribuent au comportement électrique des matériaux. Le présent travail de thèse s'inscrit dans ce contexte et porte sur la mise en œuvre de méthodes de fabrication de céramiques à base de ZnO co-dopées par des éléments (Al, Ti, Mg) et l'étude de leurs caractéristiques physiques incluant la structure cristalline, la microstructure et le comportement électrique. Ainsi, des études exhaustives ont été menées par des méthodes structurales (RX, Raman), microscopies (MET, MEB) et de résonance magnétique (RPE, RMN) sensible à l'ordre local et aux défauts électroniques actifs. La conductivité est ajustée par la nature des éléments dopants, l'atmosphère de frittage et les méthodes de fabrication par solutions solides ou par frittage flash (SPS). La corrélation "Préparation - Structure - Conductivité" a été établie pour la réalisation de céramiques à base de ZnO avec de fortes conductivités ouvrant la voie à des applications technologiques potentiellesZnO based ceramics with appropriate doping elements show excellent electrical and optical properties such as high exciton binding energies, a modulated optical transparency and high electrical conductivities. Therefore, ZnO based conducting ceramics have been extensively investigated in the aim of their application as resistors, visitors, gas sensors, transparent electrodes, solar cell windows, piezoelectric, electro-optical and thermoelectric devices. The high conductivity of ZnO ceramics up to 0.1MS·m-1 is closely related to the doping elements along with the ceramic microstructure and the processing conditions with particular effects of grain boundaries, crystalline structure and structural disorder within the ceramics. Thus, the present thesis is devoted to the fabrication by sintering under defined conditions (sintering atmospheres, processes) of ZnO based ceramics co-doped by (Al, Ti, Mg) , the investigations and deep analysis of their related properties including crystalline structure, micro-structure and the electrical behavior. Exhaustive studies were developed on the doped ceramics by using structural methods (XRD, Raman), microscopy (TEM, SEM) and magnetic resonance (EPR, NMR) probing the local order and electronic active defects. The conductivity is adjusted by the nature of the structure influenced by the doping elements, the sintering atmosphere, and the sintering method. The correlation "Preparation - Structure - Conductivity" has been established to pave the way for the potential technological applications of highly conducting ZnO-based ceramics
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Zhang, Liang. "Development of a CMOS pixel sensor for the outer layers of the ILC vertex detector." Phd thesis, Université de Strasbourg, 2013. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-01068494.
Full textAbstract:
This work deals with the design of a CMOS pixel sensor prototype (called MIMOSA 31) for the outer layers of the International Linear Collider (ILC) vertex detector. CMOS pixel sensors (CPS) also called monolithic active pixel sensors (MAPS) have demonstrated attractive performance towards the requirements of the vertex detector of the future linear collider. MIMOSA 31developed at IPHC-Strasbourg is the first pixel sensor integrated with 4-bit column-level ADC for the outer layers. It is composed of a matrix of 64 rows and 48 columns. The pixel concept combines in-pixel amplification with a correlated double sampling (CDS) operation in order to reduce the temporal and fixed pattern noise (FPN). At the bottom of the pixel array, each column is terminated with an analog to digital converter (ADC). The self-triggered ADC accommodating the pixel readout in a rolling shutter mode completes the conversion by performing a multi-bit/step approximation. The ADC design was optimized for power saving at sampling frequency. Accounting the fact that in the outer layers of the ILC vertex detector, the hit density is inthe order of a few per thousand, this ADC works in two modes: active mode and inactive mode. This thesis presents the details of the prototype chip and its laboratory test results.
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Kim, Ka-Hyun. "Hydrogenated polymorphous silicon : establishing the link between hydrogen microstructure and irreversible solar cell kinetics during light soaking." Phd thesis, Palaiseau, Ecole polytechnique, 2012. https://pastel.hal.science/docs/00/74/74/63/PDF/Thesis_Ka-Hyun_KIM.pdf.
Full textAbstract:
Cette thèse est consacrée au silicium polymorphe hydrogéné (pm-Si:H). Elle porte tout d'abord sur une étude du pm-Si :H puis sur une étude des cellules photovoltaïques fabriquées à partir de ce matériau. Le pm-Si:H est formé de couches minces nanostructurées et peut être déposé par PECVD conventionnelle. Les effets des différents paramètres de dépôt (mélanges gazeux, pression, puissance RF, température du substrat) sur les propriétés du matériau ont été étudiés pour optimiser sa qualité. La caractérisation des couches a été un enjeu primordial. Pour cela, nous avons choisi de combiner une palette très large de méthodes de caractérisation (ellipsomètrie spectroscopique, exodiffusion d'hydrogène, SIMS, FTIR, AFM, etc. . . ). A cause de la contribution des nanoparticules de silicium dans le plasma, la nature du dépôt du pm-Si:H montre la différence contrairement au a-Si:H pour lequel le dépôt se fait par le biais de radicaux ionisés. L'étude des conditions du procédé nous a conduit à fabriquer des cellules solaires d'un rendement initial de 9. 22 % avec un facteur de forme élevé (74. 1), mais aussi de démontrer des effets de vieillissement inhabituels, tels que i) une dégradation initiale rapide, ii) une dégradation irréversible, et iii) de grands changements structuraux macroscopiques. Nous avons découvert que le principal problème se situe entre le substrat et la couche mince de silicium. L'hydrogène moléculaire diffuse et s'accumule à l'interface entre le substrat et la couche mince, ce qui introduit un délaminage local qui a pour conséquence une dégradation initiale rapide des performances des cellules. Nous avons trouvé que sous éclairement une structure PIN facilite l'accumulation d'hydrogène et le délaminage à l'interface entre le substrat et la couche dopée p. Cependant, l'utilisation d'une structure NIP empêche l'accumulation d'hydrogène et le délaminage. Cela nous a permis de fabriquer des cellules solaires pm-Si:H de structure NIP d'un rendement stable de 8. 43 %, mais aussi de démontrer une degradation minimale (10 %) après un vieillissement de 500 heuresThis thesis is dedicated to hydrogenated polymorphous silicon (pm-Si:H) and solar cells based on this material. Pm-Si:H is a nanostructured thin film deposited by conventional PECVD method. The effects of various deposition parameters (gas flow ratio, pressure, RF power, Ts) on material properties were investigated in order to optimize its quality. The strategy was to combine a wide range of diagnostics (spectroscopic ellipsometry, hydrogen exodiffusion, SIMS, FTIR, AFM, etc. ). Due to the contribution of plasma synthesized silicon nanoparticles, the process condition of pm-Si:H shows the difference in contrary to a-Si:H deposition through ionized radicals. Studies on pm-Si:H deposition process allows to fabricate pm-Si:H PIN solar cells with a high initial efficiency of 9. 22 % and fill factor of 74. 1, but also demonstrate unusual light-induced effects, namely i) a rapid initial degradation, ii) an irreversible degradation, and iii) large macroscopic structural changes. Comprehensive investigation on the light-induced degradation kinetics of pm-Si:H PIN layer stacks reveals a pronounced hydrogen accumulation and delamination at the substrate/p-type layer interface under light-soaking, leading to macroscopic structural changes, e. G. , peel-off and solar cell area loss. We have found that a PIN structure leads to facilitated delamination during lightsoaking, which we attribute to hydrogen accumulation at the substrate/p-layer interface, while use of a NIP structure prevents the hydrogen accumulation and delamination. This lead us to fabricate pm-Si:H NIP solar cells showing a high stabilized efficiency of 8. 43 %, that shows a small (10 %) light-induced degradation after light-soaking for 500 hours
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Labrune, Martin. "Silicon surface passivation and epitaxial growth on c-Si by low temperature plasma processes for high efficiency solar cells." Phd thesis, Palaiseau, Ecole polytechnique, 2011. https://pastel.hal.science/docs/00/61/16/52/PDF/thesis_Martin_LABRUNE.pdf.
Full textAbstract:
This thesis presents a work which has been devoted to the growth of silicon thin films on crystalline silicon for photovoltaic applications by means of RF PECVD. The primary goal of this work was to obtain an amorphous growth on any c-Si surface in order to provide an efficient passivation, as required in heterojunction solar cells. Indeed, we demonstrated that epitaxial or mixed phase growths, easy to obtain on (100) Si, would lead to poor surface passivation. We proved that growing a few nm thin a-Si1-xCx:H alloy film was an efficient, stable and reproducible way to hinder epitaxy while keeping an excellent surface passivation by the subsequent deposition of a-Si:H films. Process optimization mainly based on Spectroscopic Ellipsometry, Effective lifetime measurements (Sinton lifetime tester) and current-voltage characterization led us to demonstrate that it was possible to obtain a-Si:H/c-Si heterojunction solar cells with stable VOC of 710 mV and FF of 76 % on flat (n) c-Si wafers, with solar cells of 25 cm2 whose metallization was realized by screen-printing technology. This work has also demonstrated the viability of a completely dry process where the native oxide is removed by SiF4 plasma etching instead of the wet HF removal. Last but not least, the epitaxial growth of silicon thin films, undoped and n or p-type doped, on (100)-oriented surfaces has been studied by Spectroscopic Ellipsometry and Hall effect measurements. We have been able to fabricate homojunction solar cells with a p-type emitter as well as p-i-n structures with an undoped epitaxial absorber on a heavily-doped (p) c-Si wafersCette thèse est le résultat d'un travail dédié à la croissance par PECVD de couches minces de silicium sur des substrats de silicium cristallin pour des applications photovoltaïques. L'objectif premier était d'obtenir une croissance amorphe sur toutes les orientations cristallines possibles afin de passiver efficacement les surfaces de silicium, prérequis indispensable à l'obtention de cellules solaires à hétérojonction efficaces. Nous avons en effet montré qu'une croissance épitaxiale, ou microcristalline, très faciles à obtenir sur (100) conduisait à une piètre passivation. Nous avons aussi montré que faire croître une couche de quelques nanomètres seulement d'alliage a-Si1-xCx:H permettait d'éviter, de manière robuste et reproductible la croissance épitaxiale, tout en permettant d'obtenir des passivations excellentes en déposant ensuite des couches minces d'a-Si:H. Une optimisation principalement basée sur des mesures d'ellipsométrie spectroscopique, de durée de vie effective (Sinton) et de charactéristiques courant-tension, nous ont permis d'obtenir des cellules à hétérojonctions a-Si:H/c-Si de 25 cm2 avec des VCO et des FF stables de 710 mV et 76 % respectivement sur des substrats lisses de (n) c-Si, dont les contacts étaient réalisés par sérigraphie de pâtes d'aluminium à basse température. Ce travail a aussi permis d'apporter la preuve du concept de cellules entièrement réalisées par voie sèche, i. E. Dont l'oxyde natif est gravé par un plasma de SiF4 au lieu d'une trempe HF. Enfin, la croissance épitaxiale de couches de silicium, non-dopé et dopé n et p, sur des surfaces orientées (100) a été étudiée par ellipsométrie et mesures par effet Hall. Nous avons été en mesure de produire des cellules cristallines dont l'émetteur de type P était épitaxié ainsi que des cellules de type p-i-n dont l'absorbeur était constitué par une couche non-dopée épitaxiée de silicium, déposé sur un substrat (100) très dopé au bore
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Kim, Ka-Hyun. "Hydrogenated polymorphous silicon : establishing the link between hydrogen microstructure and irreversible solar cell kinetics during light soaking." Phd thesis, Ecole Polytechnique X, 2012. http://pastel.archives-ouvertes.fr/pastel-00747463.
Full textAbstract:
Cette thèse est consacrée au silicium polymorphe hydrogéné (pm-Si:H). Elle porte tout d'abord sur une étude du pm-Si :H puis sur une étude des cellules photovoltaïques fabriquées à partir de ce matériau. Le pm-Si:H est formé de couches minces nanostructurées et peut être déposé par PECVD conventionnelle. Les effets des différents paramètres de dépôt (mélanges gazeux, pression, puissance RF, température du substrat) sur les propriétés du matériau ont été étudiés pour optimiser sa qualité. La caractérisation des couches a été un enjeu primordial. Pour cela, nous avons choisi de combiner une palette très large de méthodes de caractérisation (ellipsomètrie spectroscopique, exodiffusion d'hydrogène, SIMS, FTIR, AFM, etc...). A cause de la contribution des nanoparticules de silicium dans le plasma, la nature du dépôt du pm-Si:H montre la différence contrairement au a-Si:H pour lequel le dépôt se fait par le biais de radicaux ionisés. L'étude des conditions du procédé nous a conduit à fabriquer des cellules solaires d'un rendement initial de 9.22 % avec un facteur de forme élevé (74.1), mais aussi de démontrer des effets de vieillissement inhabituels, tels que i) une dégradation initiale rapide, ii) une dégradation irréversible, et iii) de grands changements structuraux macroscopiques. Nous avons découvert que le principal problème se situe entre le substrat et la couche mince de silicium. L'hydrogène moléculaire diffuse et s'accumule à l'interface entre le substrat et la couche mince, ce qui introduit un délaminage local qui a pour conséquence une dégradation initiale rapide des performances des cellules. Nous avons trouvé que sous éclairement une structure PIN facilite l'accumulation d'hydrogène et le délaminage à l'interface entre le substrat et la couche dopée p. Cependant, l'utilisation d'une structure NIP empêche l'accumulation d'hydrogène et le délaminage. Cela nous a permis de fabriquer des cellules solaires pm-Si:H de structure NIP d'un rendement stable de 8.43 %, mais aussi de démontrer une degradation minimale (10 %) après un vieillissement de 500 heures.
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Labrune, Martin. "Silicon surface passivation and epitaxial growth on c-Si by low temperature plasma processes for high efficiency solar cells." Phd thesis, Ecole Polytechnique X, 2011. http://pastel.archives-ouvertes.fr/pastel-00611652.
Full textAbstract:
This thesis presents a work which has been devoted to the growth of silicon thin films on crystalline silicon for photovoltaic applications by means of RF PECVD. The primary goal of this work was to obtain an amorphous growth on any c-Si surface in order to provide an efficient passivation, as required in heterojunction solar cells. Indeed, we demonstrated that epitaxial or mixed phase growths, easy to obtain on (100) Si, would lead to poor surface passivation. We proved that growing a few nm thin a-Si1-xCx:H alloy film was an efficient, stable and reproducible way to hinder epitaxy while keeping an excellent surface passivation by the subsequent deposition of a-Si:H films. Process optimization mainly based on Spectroscopic Ellipsometry, Effective lifetime measurements (Sinton lifetime tester) and current-voltage characterization led us to demonstrate that it was possible to obtain a-Si:H/c-Si heterojunction solar cells with stable VOC of 710 mV and FF of 76 % on flat (n) c-Si wafers, with solar cells of 25 cm2 whose metallization was realized by screen-printing technology. This work has also demonstrated the viability of a completely dry process where the native oxide is removed by SiF4 plasma etching instead of the wet HF removal. Last but not least, the epitaxial growth of silicon thin films, undoped and n or p-type doped, on (100)-oriented surfaces has been studied by Spectroscopic Ellipsometry and Hall effect measurements. We have been able to fabricate homojunction solar cells with a p-type emitter as well as p-i-n structures with an undoped epitaxial absorber on a heavily-doped (p) c-Si wafers.
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Blanc, Maximin. "Optimisation d’une structure de conversion DC/DC réversible pour application aéronautique de forte puissance." Thesis, Université Grenoble Alpes (ComUE), 2017. http://www.theses.fr/2017GREAT115.
Full textAbstract:
Le véhicule aérien a connu de nombreuses révolutions durant les dernières décennies afin d’être plus économe en énergie et plus respectueux de l’environnement. Dans cet objectif, l’électricité est apparue comme le vecteur énergétique le plus adapté associé aux sources conventionnelles d’énergie. C’est dans ce contexte que nos recherches se sont portées sur ce mode de transport qui va voir des bouleversements structurels importants et de plus en plus d’équipements électriques installés à bord. Ce travail de recherche s’intéresse à une brique de conversion DC/DC nécessaire au transfert d’énergie entre les bus HVDC et LVDC présents sur les avions actuels, pour cela nous avons étudié la structure et le contrôle de la topologie Dual Active Bridge qui apparaît comme le meilleur candidat pour atteindre les objectifs techniques, de rendement et compacité. Un dimensionnement ainsi que des résultats expérimentaux sont présentés pour valider nos choix avec un démonstrateur de 3,75kW. Des pistes de réflexions sont enfin proposées pour poursuivre et étendre certaine assertions vers une structure tri-ports pour l’interfaçage de multiples réseaux et moyen de stockage. L’originalité de ses travaux réside dans la volonté de concevoir un produit industrialisable dans le domaine de l’aéronautique en favorisant plusieurs ruptures technologiques jusqu’alors rédhibitoire chez les avionneursAvionics is intended to become more and more efficient in terms of energy saving thanks to increased efficiency of embedded system. Today, electricity is presented as the best energy vector compared to hydraulic or pneumatic. This is why current researches aim to focus on power electronic converters in order to meet the future electrical power demand in aircraft networks. This research project presents a DC/DC dual active bridge converter which is expected as the best candidate to meet the complex requirements of an aircraft environment, especially the high voltage dynamics. This persuaded us to study the structure and modulations which are explained and brought face to face with a 3,75kW demonstrator in order to validate the theoretical assumptions. Some food for thought is proposed to extend this work toward a three-port converter to interface multiple network as well as storage systems. The originality of this work is to build a new kind of active conversion system promoting break through technologies to prove it suits to aircraft specifications
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Chelouche, Abdellatif. "Croissance et caractérisation de nano-cristaux fonctionnels de Si1-xGex éventuellement dopés dans diverses matrices diélectriques." Thesis, Strasbourg, 2018. http://www.theses.fr/2018STRAD019/document.
Full textAbstract:
Au cours de ces dernières années, les nanostructures à base de silicium et de germanium, enfouies dans une matrice diélectrique, ont été largement étudiées en raison de leurs applications potentielles dans la nanoélectronique et l’optoélectronique. Afin de fabriquer des dispositifs de haute performance avec des nanocristaux Si1-xGex, il est nécessaire de connaître et de contrôler leurs propriétés structurelles et électriques, ce qui est le but de ce travail. Pour cela, nous avons utilisé la co-implantation ionique de Si et de Ge avec différentes doses dans des matrices de SiO2 pour synthétiser les NCx de Si1-xGex. Concernant l’influence de la matrice sur les propriétés des NCx, nous avons également utilisé l’implantation ionique de Ge dans des films minces de SiOxNy riches en Si élaborés par PECVD. Enfin, l’effet de la présence des dopants sur les propriétés structurales et électriques des NCx de Si1-xGex a été étudié par la co-implantation des dopants avec le Si et le Ge dans le SiO2. Suite à l'implantation des éléments désirés (Si, Ge et éventuellement le dopant), la formation des NCx est induite par un recuit thermique à 1000 ou 1100°CSemiconductor nanostructures based on silicon and germanium have attracted enormous interest in the last years because of their potential applications in nanoelectronics and optoelectronics. In order to fabricate high performance devices with Si1-xGex nanocrystals, it is required to know and control their structural and electrical properties which is the aim of our study. For that, we used the ionic co-implantation of Si and Ge of different fluences in SiO2 matrices to synthesize the Si1-xGex NCx. Matrix effect on the properties of Si1-xGex NCx, have been also studied by the implantation of Ge in Si-rich SiOxNy thin films prepared by PECVD. Finally, the effect of the presence of dopants on the structural and electrical properties of Si1-xGex NCx has been studied by the co-implantation of dopants with Si and Ge in SiO2. The formation of NCx is induced by thermal annealing at 1000 or 1100 °C after the implantation of the desired elements (Si, Ge and possibly the dopant)
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Marconi, Mathias. "Structures localisées temporelles dans les lasers à semi-conducteur à cavité verticale." Thesis, Nice, 2014. http://www.theses.fr/2014NICE4098/document.
Full textAbstract:
Les Structures Localisées (SL) se forment dans les milieux non-linéaires dissipatifs à large rapport d'aspect où une ou plusieurs solutions peuvent coexister dans l'espace des paramètres. Bien que la formation des SL est un phénomène général, leur mise en œuvre dans les lasers à semi-conducteur se montre très intéressante due au potentiel qu'offre les SL pour le traitement tout optique de l'information. En effet, l'idée de base est d'utiliser les SL comme des bits d'information en exploitant leur propriété d'addressabilité dans un milieu laser rapide et miniaturisé. Dans ce travail, je décrirai les résultats théoriques et expérimentaux obtenus dans les lasers à semi-conducteur à cavité vertical (VCSEL). Après une courte introduction sur les SL spatiales déjà observées dans la section transverse des VCSELs, j'expliquerai comment nous sommes parvenus à générer des SL temporelles à partir d'un régime de Mode-Locking passif obtenu quand le laser est couplé à une longue cavité externe fermée par un absorbant saturable rapide. Nous avons également observé l'émergence d'un autre type de SL, les SL temporelles vectorielles, dont le mécanisme de formation exploite le degré de liberté de polarisation de la lumière émise par le VCSEL alors que celui-ci est soumis à de la rétro-action optique sélective en polarisation (PSF) et de la réinjection de polarisation croisée (XPR)Localized Structures (LS) appear in nonlinear dissipative media with large aspect-ratios where one or several solutions coexist in the parameters space. Although LS formation is a general phenomenon, their implementation in semiconductor lasers is of great interest due to the potential of LS for all-optical data processing. In fact, the basic idea consists in using LS as bits of information exploiting their property of addressability in a fast and small-sized medium. In this contribution, I will show the experimental and theoretical results obtained in Vertical Cavity Surface-Emitting Lasers (VCSELs). After a brief historical introduction on spatial LS emerging in the transverse profile of VCSELs, I will describe our method for the generation of temporal LS, that we observed in the frame of passive mode-locking when the VCSEL is coupled to a long external cavity closed by a fast saturable absorber, and vectorial LS, whose formation exploits the polarization degree of freedom of the VCSEL, which is submitted to the actions of a polarization-selective feedback (PSF) and a crossed-polarization reinjection (XPR)
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Zhao, Wei. "Development of CMOS sensor with digital pixels for ILD vertex detector." Thesis, Strasbourg, 2015. http://www.theses.fr/2015STRAE004/document.
Full textAbstract:
La thèse présente le développement de CPS (CMOS Pixel Sensors) intégré avec CAN au niveau du pixel pour les couches externes du détecteur de vertex de l’ILD (International Large Detector). Motivé par la physique dans l’ILC (International Linear Collider), une précision élevée est nécessaire pour les détecteurs. La priorité des capteurs qui montre sur les couches externes est une faible consommation d’énergie en raison du rapport élevé de couverture de la surface sensible (~90%) dans le détecteur de vertex. Le CPS intégré avec CAN est un choix approprié pour cette application. L’architecture de CAN de niveau colonne ne fournit pas une performance optimisée en termes de bruit et la consommation d’énergie. La conception de CAN au niveau du pixel a été proposée. Bénéficiant des sorties de pixels tout-numérique, CAN au niveau des pixels présentent les mérites évidents sur le bruit, la vitesse, la zone sensible et la consommation d’énergie. Un prototype de capteur, appelé MIMADC, a été implémenté par un processus de 0.18 μm CIS (CMOS Image Sensor). L’objectif de ce capteur est de vérifier la faisabilité du CPS intégré avec les CAN au niveau des pixels. Trois matrices sont incluses dans ce prototype, mais avec deux types différents de CAN au niveau de pixel: une avec des CAN à registre à approximations successives (SAR), et les deux autres avec des CAN à une seule pente (Single-Slope, SS) CAN. Toutes les trois possédant les pixels de la même taille de 35×35 μm2 et une résolution de 3-bit. Dans ce texte, des analyses théoriques et le prototype sont présentés, ainsi que la conception détaille des circuitsThis thesis presents the development of CMOS pixel sensors (CPS) integrated with pixel-level ADCs for the outer layers of the ILD (International Large Detector) vertex detector. Driven by physics in the ILC (International Linear Collider), an unprecedented precision is required for the detectors. The priority of the sensors mounted on the outer layers is low power consumption due to the large coverage ratio of the sensitive area (~90%) in the vertex detector. The CPS integrated with ADCs is a promising candidate for this application. The architecture of column-level ADCs, exists but do not provide an optimized performance in terms of noise and power consumption. The concept of pixel-level ADCs has been proposed. Benefiting from the all-digital pixel outputs, pixel-level ADCs exhibit the obvious merits on noise, speed, insensitive area, and power consumption. In this thesis, a prototype sensor, called MIMADC, has been implemented by a 0.18 μm CIS (CMOS Image Sensor) process. The target of this sensor is to verify the feasibility of the CPS integrated with pixel-level ADCs. Three matrices are included in this prototype but with two different types of pixel-level ADCs: one with successive approximation register (SAR) ADCs, and the other two with single-slope (SS) ADCs. All of them feature a same pixel size of 35×35 μm2 and a resolution of 3-bit. In this thesis, the prototype is presented for both theoretical analyses and circuit designs. The test results of the prototype are also presented
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Fu, Yunan. "Développement de capteurs à pixels CMOS pour un détecteur de vertex adapté au collisionneur ILC." Phd thesis, Université de Strasbourg, 2012. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00869940.
Full textAbstract:
Le travail de thèse a consisté, en priorité, à s'approprier les technologies d'intégration verticale en usage dans l'industrie pour réaliser des mémoires à plusieurs étages, et à en évaluer l'apport pour les capteurs à pixel CMOS (CPS). Cette approche s'appuie sur la capacité de l'industrie à interconnecter des puces amincies empilées les unes sur les autres. Elle ouvre la perspective d'associer plusieurs microcircuits superposés à un même pixel, en dépits de sa taille réduite. L'interconnexion est donc réalisée au niveau du pixel. Ce saut technologique permet de lever la majorité des obstacles à l'obtention de performances optimales des CPS. On peut en particulier combiner des puces réalisées dans des technologies CMOS très différentes, chacune optimale pour une fonctionnalité précise. La collection des charges du signal peut ainsi être réalisée dans une couche dédiée, les microcircuits de conditionnement analogique des signaux peuvent être concentrés dans une autre couche, une troisième couche pouvant héberger les parties numériques assurant la compression puis la transmission des signaux, etc. Ce progrès se traduit notamment par la possibilité de combiner haute résolution spatiale et lecture rapide, avec une amélioration probable de la tolérance aux rayonnements intenses.On s'affranchit de cette manière des limitations provenant des paramètres de fabrication des fondeurs, qui ne permettent pas à l'heure actuelle, de pleinement exploiter le potentiel des CPS à l'aide d'une technologie CMOS unique.
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Sahni, Mohamed Omar. "Contribution à l'étude de techniques pour l'affinement spectral de lasers : application aux diodes à blocage de modes destinées aux télécommunications optiques cohérentes." Thesis, Rennes 1, 2018. http://www.theses.fr/2018REN1S121/document.
Full textAbstract:
Les peignes de fréquences optiques, issus de diodes à blocage de modes, font partie des candidats potentiels pour les réseaux de transmission à multiplexage en longueurs d’onde (WDM). Cependant, les modes composant leur peigne, exhibent généralement des largeurs de raie optiques relativement élevées ( 1-100 MHz), rendant ainsi incompatible leur utilisation sur un réseau WDM employant des formats de modulation avancés d’ordre supérieur. Cette thèse étudie, une solution pour palier à cette limitation. La technique utilisée, dite d’asservissement à correction aval hétérodyne, effectue un traitement du flux lumineux en sortie du laser sans agir sur ce dernier, permettant de réduire le bruit de fréquence présent sur chacune des raies et par conséquent leur largeur de raie optique. Dans une première approche, la technique est appliquée à un laser mono-fréquence. Cela a permis d’une part de valider son fonctionnement et d’autre part d’identifier les limites intrinsèques du dispositif expérimental mis en place. Ainsi, nous démontrons que le niveau de bruit de fréquence minimum permis par notre système, correspond à un spectre optique de largeur de raie optique instantanée de 50 Hz et une largeur de raie de 1,6 kHz pour un temps d’observation de 10 ms. La technique est par la suite appliquée à une diode à blocage de modes actif. Le peigne de fréquences optiques ainsi généré, est composé de 21 modes, ayant tous une largeur de raie optique intrinsèque inférieure à 7 kHz, dont 9 modes sont sub-kHz. Pour un temps d’observation du spectre optique de 10 ms, ces modes exhibent tous une largeur de raie d’environ 37 kHz. Nous démontrons ainsi l’impact de la gigue d’impulsions sur les performances de la technique et nous soulignons l’intérêt d’une telle cohérence, pour le domaine des télécommunications optiques cohérentes (transmissions WDM cohérentes de type m-QAM avec des constellations d’ordre élevé, compatibles avec des débits multi-Tbit/s par raie). En dernier lieu, nous abordons une seconde technique consistant à pré-stabiliser la fréquence d’un laser par asservissement en boucle fermée. Elle repose sur l’utilisation d’un interféromètre à fibre déséquilibré comme référence pour réduire le bruit de fréquence d’un laser, situé particulièrement en basses fréquences. Appliquée à un laser mono-fréquence, elle a permis de réduire son bruit de fréquence technique conduisant ainsi à une nette amélioration de sa largeur de raie intégrée sur 3 ms, de 224 kHz à 37 kHz. Ce premier résultat représente un bon support vers l’exploration du potentiel des diodes à blocage de modes pour des applications métrologiquesOptical frequency combs obtained from mode-locked laser diodes are potential candidates for WDM networks. However, their lines exhibit usually a broad optical linewidth ( 1-100 MHz). Thus their use is incompatible for high order modulation formats WDM based systems. This thesis investigates one solution to overcome this limitation. It consists of using a feed-forward heterodyne technique to reduce the frequency noise of each comb-line and consequently their optical linewidths. In a first approach, the technique is applied to a single-mode laser. This allowed us to validate its proper working and to identify the intrinsic limits of the experimental device set up. The latter analysis enabled us to reveal that the minimum achievable frequency noise level by our system, corresponds to a 50 Hz intrinsic optical linewidth spectrum and a 1,6 kHz optical linewidth based on 10 ms observation time. This technique is then applied to an actively mode-locked laser diode demonstrating, at our system output, a 21-line optical frequency comb with intrinsic optical linewidths reduced to below 7 kHz. It is worth noting that 9 among them, exhibit sub-kHz linewidths. For an observation time of 10 ms, all lines share the same optical linewidth, almost equal to 37 kHz. We thus show that the timing jitter impacts the technique performances. We also highlight the relevance of such coherence level for coherent optical communication. Lastly, we study a laser frequency pre-stabilization technique based on a locking to an unbalanced fiber interferometer. When applied to a single-mode laser, the technique showed a reduction of its technical frequency noise, thus leading to a clear improvement of its integrated optical linewidth from 224 kHz to 37 kHz for 3 ms observation time. This first result provides a good support towards the exploration of mode-locked laser diodes potential for metrological applications
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Severac, Fabrice. "Jonctions ultra-minces p+/n pour MOS "ultimes étude de l'impact des défauts sur la mobilité et l'activation du bore." Phd thesis, Université Paul Sabatier - Toulouse III, 2009. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00390908.
Full textAbstract:
La réalisation des transistors MOS de taille "ultime" nécessite la fabrication de jonctions source et drain ultra-minces (quelques dizaines de nanomètres), abruptes et fortement dopées. L'optimisation du procédé de fabrication de ces jonctions nécessite la compréhension des phénomènes physiques qui interviennent lors des différentes étapes de fabrication, en particulier l'impact des défauts cristallins sur leurs paramètres électriques. Dans ce travail, nous avons étudié l'impact des précipités de bore (BICs, Boron-Interstitial Clusters) mais aussi des défauts EOR (End-Of-Range), sur la mobilité des porteurs et l'activation des dopants (principalement le bore dans le silicium). Tout d'abord, nous avons développé un modèle d'analyse mathématique basé sur le profil de concentration des dopants mesuré par SIMS et sur les valeurs " standards " de mobilité des porteurs. Ce modèle permet de déterminer par le calcul les trois paramètres électriques mesurés par effet Hall : la résistance carrée, la dose active de dopants et la mobilité des porteurs. A partir de l'utilisation de ce modèle, nous démontrons qu'en présence de BICs, il s'avère nécessaire de modifier la valeur d'un facteur correctif, le facteur de scattering, essentiel pour les mesures par effet Hall, et nous déterminons sa valeur. Nous mettons ensuite en évidence la dégradation de la mobilité des porteurs par les BICs, puis étudions de manière plus quantitative l'évolution de cette dégradation en fonction de la quantité de BICs. Par la suite, une étude sur l'activation du bore en présence de défauts EOR est menée. Enfin, nous élargissons notre étude sur ces mêmes paramètres électriques au cas de nouveaux matériaux tels que le SOI (Silicon-On-Insulator) ou le SiGe (alliage silicium/germanium), matériaux utilisés pour les dernières générations de transistors.
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Hamon, Gwenaëlle. "III-V/Si tandem solar cells : an inverted metamorphic approach using low temperature PECVD of c-Si(Ge)." Thesis, Université Paris-Saclay (ComUE), 2018. http://www.theses.fr/2018SACLX004/document.
Full textAbstract:
La limite théorique d’efficacité d’une cellule solaire simple jonction est de ~29 %. Afin de dépasser cette limite, une des moyens les plus prometteurs est de combiner le silicium avec des matériaux III-V. Alors que la plupart des solutions proposées dans la littérature proposent de faire croître directement le matériau III-V sur substrat silicium, ce travail présente une approche innovante de fabriquer ces cellules solaires tandem. Nous proposons une approche inverse métamorphique, où le silicium cristallin ou SiGe est cru directement sur le matériau III-V par PECVD. La faible température de dépôt (< 200 °C) diminue les problèmes de différence de dilatation thermique, et le fait de croître le matériau IV sur le matériau III-V élimine les problèmes de polarité.La réalisation de la cellule tandem finale en SiGe/AlGaAs passe par le développement et l’optimisation de plusieurs briques technologiques. Tout d’abord, nous développons l’épitaxie à 175 °C de Si(Ge) sur des substrats de Si (100) dans un réacteur de RF-PECVD industriel. La réalisation de cellules solaires à hétérojonction à partir de ce matériau Si(Ge) crû par PECVD montre que ses performances électriques s’avèrent prometteuses. Nous obtenons pour un absorbeur de 1.5 µm des Voc qui atteignent 0.57 V. L’incorporation de Ge permet d’augmenter le JSC de 15.4 % jusqu’à 16.6 A/cm2 pour Si0.72Ge0.28.En parallèle, la croissance de cellules solaires AlGaAs a été développée, ainsi que sa fabrication technologique. Nous obtenons une efficacité de 17.6 % pour une cellule simple en Al0.22Ga0.78As. Nous développons aussi des jonctions tunnel, parties essentielles d’une cellule tandem dans une configuration à deux terminaux. Nous développons notamment le dopage n du GaAs en utilisant le précurseur DIPTe, et obtenons des jonctions tunnel ayant des courants pic atteignant jusqu’à 3000 A/cm2, rejoignant ainsi les résultats de l’état de l’art.Ensuite, nous étudions l’hétéro-épitaxie de Si sur GaAs par PECVD. Le c-Si montre d’excellentes propriétés structurales. Les premiers stades de croissance sont étudiés par diffraction des rayons X avec rayonnement synchrotron. Nous trouvons un comportement inattendu : le Si est relâché dès les premiers nanomètres, mais sa maille est tétragonale. Alors que le GaAs a un paramètre de maille plus grand que le Si, le paramètre hors du plan (a⏊) du Si est plus élevé que son paramètre dans le plan (a//). Nous trouvons une forte corrélation entre cette tétragonalité et la présence d’hydrogène dans la couche de silicium. D’autre part, nous montrons que le plasma d’hydrogène présent lors du dépôt PECVD affecte les propriétés du GaAs : son dopage diminue d’environ un ordre de grandeur lorsque le GaAs est exposé au plasma H2, dû à la formation de complexes entre le H et le dopant (C, Te ou Si). Le dopage initial peut être retrouvé après un recuit à 350 °C.Enfin, nous étudions la dernière étape de fabrication de la cellule tandem : le collage. Nous avons pu reporter une cellule simple inversée en AlGaAs sur un substrat hôte (en Si), retirer le substrat GaAs et effectuer les étapes de microfabrication sur un substrat 2 pouces. Des couches épaisses de Si (>1 µm) ont été crues avec succès sur une cellule AlGaAs inversée suivie d’une jonction tunnel. Le collage de cette cellule tandem, et la processus de fabrication technologique du dispositif final sont ensuite étudiés, afin de pouvoir caractériser électriquement la première cellule solaire tandem fabriquée par croissance inverse métamorphique de Si sur III-VCombining Silicon with III-V materials represents a promising pathway to overcome the ≈29% efficiency limit of a single c-Si solar cell. While the standard approach is to grow III-V materials on Si, this work deals with an innovative way of fabricating tandem solar cells. We use an inverted metamorphic approach in which crystalline silicon or SiGe is directly grown on III-V materials by PECVD. The low temperature of this process (<200 °C) reduces the usual thermal expansion problems, and growing the group IV material on the III-V prevents polarity issues.The realization of the final tandem solar cell made of SiGe/AlGaAs requires the development and optimization of various building blocks. First, we develop the epitaxy at 175°C of Si(Ge) on (100) Si substrates in an industrial standard RF-PECVD reactor. We prove the promising electrical performances of such grown Si(Ge) by realizing PIN heterojunction solar cells with 1.5µm epitaxial absorber leading to a Voc up to 0.57 V. We show that the incorporation of Ge in the layer increases the Jsc from 15.4 up to 16.6 A/cm2 (SiGe28%).Meanwhile, we develop the growth of AlGaAs solar cells by MOVPE and its process flow. We reach an efficiency of 17.6 % for a single Al0.22GaAs solar cell. We then develop the tunnel junction (TJ), essential part of a tandem solar cell with 2-terminal integration. We develop the growth of n-doped GaAs with DIPTe precursor to fabricate TJs with peak tunneling currents up to 3000 A/cm2, reaching state-of-the art TJs.Then, the hetero-epitaxy of Si on GaAs by PECVD is studied. c-Si exhibits excellent structural properties, and the first stages of the growth are investigated by X-ray diffraction with synchrotron beam. We find an unexpected behavior: the grown Si is fully relaxed, but tetragonal. While the GaAs lattice parameter is higher than silicon one, we find a higher out-of-plane Si parameter (a⏊) than in-plane (a//), contradicting the common rules of hetero-epitaxy. We find a strong correlation between this tetragonal behavior and the presence of hydrogen in the Si layer. We furthermore show that hydrogen also plays a strong role in GaAs: the doping level of GaAs is decreased by one order of magnitude when exposed to a H2 plasma, due to the formation of complexes between H and the dopants (C, Te, Si). This behavior can be recovered after annealing at 350°C.Finally, the last step of device fabrication is studied: the bonding. We successfully bonded an inverted AlGaAs cell, removed it from its substrate, and processed a full 2” wafer. We succeeded in growing our first tandem solar cells by growing thick layers (>1 µm) of Si on an inverted AlGaAs solar cells followed by a TJ. The bonding and process of this final device is then performed, leading, as a next step, to the electrical measurement of the very first tandem solar cell grown by inverted metamorphic growth of Si on III-V