Élaboration et caractérisation de nanoparticules de silicium dans du nitrure de silicium en vue d'applications photovoltaïques
Langue Français
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Auteur : Delachat, Florian Brice
Date de soutenance : 27-10-2010

Directeur(s) de thèse : Slaoui, Abdelilah - Carrada, Marzia

Établissement de soutenance : Université de Strasbourg
École doctorale : École doctorale Mathématiques, sciences de l'information et de l'ingénieur (Strasbourg ; 1997-....)
 
Discipline : Électronique, microélectronique, optique et lasers, optoélectronique, micro-ondes
Classification : Sciences de l'ingénieur

Mots-clés libres : nanoparticules de silicium , nitrure de silicium , multicouche , EFTEM , photovoltaïque , nanocristaux de silicium , photoluminescence , PECVD
Mots-clés :
  • Silicium - Thèses et écrits académiques
  • Silicium - Thèses et écrits académiques
  • Nanocristaux semiconducteurs - Thèses et écrits académiques
  • Nitrure de silicium - Thèses et écrits académiques
  • Photoluminescence - Thèses et écrits académiques
  • Dépôt chimique en phase vapeur activé par plasma - Thèses et écrits académiques
  • Conversion photovoltaïque - Thèses et écrits académiques
Résumé : 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-jonctions.
 
Type de contenu : Text
 
Entrepôt d'origine : Ressource locale
Identifiant : ecrin-ori-304891
Type de ressource : Thèse