Elaboration Et Caractérisation Optique Des Semiconducteurs Amorphes Et Nanocristallins De Silicium (a-si :h, Nc-si :h) Et De Carbure De Silicium (a-sic :h, Nc-sic :h).

Résumé: Ce travail de thèse est consacré à l’élaboration et la caractérisation des couches minces amorphe et nanocristallin de silicium et de son alliage silicium-carbone. L’intérêt pour ces matériaux provient de leurs propriétés optiques et électroniques et de leurs potentiels d’application en nanotechnologie. Ce manuscrit est structuré en quatre chapitres, le premier est consacré à l’étude bibliographique des propriétés structurales et électroniques de ces matériaux. Le deuxième chapitre étale les différentes techniques expérimentales d’élaborations ainsi que les méthodes récentes de caractérisations des couches minces tels que la transmission optique, l’ellipsométrie, la spectroscopie IR et Raman. Les deux derniers chapitres sont consacrés aux résultats, pour le chapitre trois on a ciblé l’étude de l’influence de la dilution du gaz argon dans l’hydrogène sur les propriétés optiques et nanocristallines de silicium hydrogéné à une température de substrat relativement baisse (100°C) par pulvérisation cathodique magnétron RF. Les résultats montrent que les échantillons déposés avec faible dilution montrent une structure complètement amorphe, tandis que celles déposées avec forte dilution présentent une structure mixte dont les cristallites de silicium baignent dans une matrice amorphe. Ces résultats suggèrent l’existence d’un seuil de dilution du mélange gazeux (40 % d’argon et 60 % d’hydrogène). Ces résultats ont été confirmés par les mesures optiques, spectroscopie IR, ellipsométrie et Raman. La fraction cristalline atteinte dans ces conditions de dépôt est de l’ordre de 83%. Le quatrième chapitre a été consacrée à synthétisé le SiC avec un taux de cristallites élevé, en faisant varier la température de dépôt. L’analyse des résultats a montré clairement que les échantillons déposés à 150°C et 200°C, présentent un caractère complètement amorphe, et ceux déposés à des températures de 300°C et 400°C renferment bien des cristallites SiC immergés dans une phase amorphe. Ces températures de dépôt sont considérés comme relativement basses comparés à celles utilisées dans d’autres techniques et qui dépassent les 1000°C. Cependant les résultats montrent clairement que la fraction cristalline est très sensible à l’augmentation de la température, elle passe de 23 % à 53 % lorsque la température varie de 300°C à 400°C. En conclusion, les résultats obtenus sont intéressants et montrent qu’il est possible d’élaborer par ce procédé de pulvérisation cathodique, des couches minces de silicium et de carbure de silicium d’une structure nanocristalline même à basses températures.

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