Contribution a l'étude du rôle de l'hydrogène Dans la cristallisation induite du silicium amorphe Préparé par pulvérisation cathodique Radiofréquence assistée d’un magnétron
Contribution a l'étude du rôle de l'hydrogène Dans la cristallisation induite du silicium amorphe Préparé par pulvérisation cathodique Radiofréquence assistée d’un magnétron
Fichiers
Date
2016-04-06
Auteurs
Senouci Djamel Eddine
Nom de la revue
ISSN de la revue
Titre du volume
Éditeur
Université oran1 Ahmed Ben Bella
Résumé
Le travail de cette thèse constitue une contribution à l'étude du rôle de l'hydrogène et les radicaux SiHX dans la cristallisation induite des couches du silicium amorphe préparées par pulvérisation cathodique radiofréquence assistée par magnétron à basses températures (27°C et 100°C). Ces couches sont élaborées dans un plasma constitué de 30% Ar+70% H2 sous une pression totale de 3Pa et une puissance RF de 220 watt. La croissance des couches est étudiée en fonction de leurs durées de dépôt.
Pour l'étude des différent modes de liaisons de l'hydrogène avec la matrice du silicium, ainsi que localisation de ces liaisons, nous avons utilisé la spectroscopie d'absorption infrarouge à transformé de Fourier et la spectroscopie d'effusion thermique de l'hydrogène respectivement. Les changements dans la microstructure des films sont étudiés par la combinaison de la spectroscopie de diffusion Raman et microscopie électronique à transmission.
Les mesures d'absorption infrarouge ont montré un changement important dans l'environnement des liaisons Si-H pour les films déposées pour des longues durées par rapport à ceux pris dans leurs premières étapes de croissance. Le contenu de l'hydrogène lié décroit graduellement avec l'augmentation de la durée dé dépôt des films.
L'hydrogène est incorporé intensivement sous forme mono-hydride et di-hydride durant le dépôt. Le contenu des couches en entités SiH et SiH2 atteint des valeurs seuils entre 30-et 60 minutes pour les films déposés à TS= 100°C. Les résultats de diffusion Raman montrent une augmentation significative de la cristallinité des couches en fonction de la durée de dépôt jusqu'à 30 min, puis elle varie lentement pour atteindre sa valeur seuil entre 30 et 60min. Les images de microscopie électronique à transmission montrent que la cristallisation des couches commence pour une durée de dépôt autour de 3min puis la cristallinité des couches augmente pour les autres durées de dépôt au détriment de l'épaisseur de la couche d'incubation. Les résultats de l'effusion thermique de l'hydrogène soutiennent l'effet de diffusion de l'hydrogène en dehors des couches au fur et à mesure que la cristallisation de celles-ci s'améliore en très bon accord avec les mesures d'absorption IR. Elles indiquent également que durant le dépôt des couches nc-Si:H, l'hydrogène se lie préférentiellement aux atomes du silicium sur les joints de grains ou de colonnes en configuration di-hydrides SiH2, et confirment ainsi l'existence des chaines (SiH)n dans ces films notamment dans les premières étapes de dépôt. La formation de cette phase semble être une étape nécessaire pour la cristallisation en phase solide des couches du silicium amorphe préparées par RFMS.
Description
Mots-clés
Pulvérisation cathodique,
Silicium nanocristallin,
L'hydrogène,
Spectroscopie,
Raman,
Spectroscopie FTIR,
Cristallisation induite,
Cristallisation en phase solide,
Effusion thermique,
Radicaux SiHX,
mécanisme de croissance