Author: Florent Tanay
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Languages : fr
Pages : 228

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Ce travail a pour but de comprendre les effets de deux principaux défauts liés à l’oxygène, les complexes bore-oxygène et les donneurs thermiques, sur les propriétés électriques et photovoltaïques du silicium. Plus particulièrement, les interactions des impuretés isovalentes, connues pour modifier la distribution spatiale de l’oxygène, avec ces défauts ont été étudiées. Deux protocoles expérimentaux ont d’abord été développés pour évaluer la dégradation de la durée de vie des porteurs de charge sous éclairement dans le silicium riche en fer. Ensuite, il a été mis en évidence que l’introduction de germanium et d’étain en très grande quantité dans le silicium n’influence pas de façon significative le rendement de conversion des cellules. Cependant, contrairement à ce qui a été récemment avancé dans la littérature, aucune limitation due au co-dopage au germanium ou à l’étain de la dégradation sous éclairement des performances photovoltaïques n’a été observée. Par contre, il a été montré que le carbone entraîne un ralentissement de la dégradation due aux complexes bore-oxygène. Egalement, contrairement à l’étain qui n’influence pas la génération des donneurs thermiques, le germanium conduit à un ralentissement de la formation de ces défauts. Une expression empirique a été proposée pour rendre compte de cet effet, et ce pour une large gamme de teneurs en germanium. Enfin, dans le silicium très dopé et très compensé, la génération des donneurs thermiques est identique au cas du silicium standard. Ceci constitue un résultat marquant puisqu’il permet de valider par l’expérience le fait que la formation des donneurs thermiques est limitée par la teneur en électrons.

Author: Jean-Pierre Brevignon
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Languages : fr
Pages : 176

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ETUDE DE L'EVOLUTION DE L'OXYGENE INTERSTITIEL PENDANT UN TRAITEMENT THERMIQUE ET CARACTERISATION PAR TOPOGRAPHIE RX ET MICROSCOPIE ELECTRONIQUE DES DEFAUTS CRISTALLINS DUS A L'OXYGENE.

Author: Virginie Mong-The Yen
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Languages : fr
Pages : 0

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La dégradation induite par éclairement (Light Induced Degradation : LID), s'exprimant par la perte de qualités électriques, est devenu un problème récurrent dans les modules photovoltaïques de silicium de qualité métallurgique (compensé en dopants). Compte tenu des nombreuses impuretés présentes dans ce matériau, la compréhension des mécanismes mis en jeu est très complexe et reste incomplète. Pour cette raison, les seuls mécanismes identifiés à ce jour sont liées à l'action de complexes BO2i. Les travaux réalisés durant cette thèse sur différentes qualités de plaquettes de silicium de type p, ont mis en évidence la participation d'une autre réaction, activée thermiquement à 0.68 eV. D'après nos résultats cette réaction, associée aux complexes CiOi, n'est pas systématique. Elle semble agir si les échantillons ont une concentration en carbone substitutionnel supérieure ou égale à celle du dopage net et s'ils sont soumis à des températures T ≥ 50°C. Cette réaction, intervenant dans la LID, est donc indépendante du degré de compensation du matériau. Nous avons également mis en évidence un phénomène de dégradation à l'obscurité (DID : Degradation In Dark), conduisant à des pertes électriques analogues à celles obtenues par la LID. Cette DID, apparaissant uniquement par chauffe, semble faire intervenir des réactions similaires à celles de la LID. Son étude permet de supposer que des impuretés primaires (lacunes, auto-interstitiel) participent également à ces phénomènes.

Author: Philippe Vendange (auteur en microélectronique).)
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Languages : fr
Pages : 0

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Mise en evidence d'un nouvel ensemble de raies dans le spectre de photoluminescence du silicium recuit a 600**(o)c pendant une centaine d'heures. Observation d'energie de localisation faible et d'une raie a zero phonon. Proposition d'un modele prenant en compte les variations de potentiel aux interfaces entre les precipites d'oxygene generes par le recuit et le substrat

Author: Sébastien Dubois
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Languages : fr
Pages : 170

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Ce travail a pour but de comprendre comment les interactions entre les impuretés et les défauts influencent le rendement des cellules solaires au silicium. Après avoir analysé comment une impureté dissoute impacte les propriétés des cellules, nous avons combiné des simulations et des résultats expérimentaux afin d’étudier l’influence des impuretés métalliques sur les cellules au silicium monocristallin. Nous avons obtenu des informations sur l’or, le chrome, et établi l’évolution du rendement des cellules avec les concentrations en fer et or. Le fer est bien toléré, grâce aux effets getter. Ce n’est pas le cas de l’or, diffusant trop lentement. L’hydrogénation est limitée. L’étude a été transposée au multicristal. Le fer semble bien toléré, grâce aux effets getter et à l’hydrogénation, alors efficace. En présence de diffuseurs lents, ce matériau se dégrade thermiquement. Le silicium de type n pourrait résoudre ce problème puisqu’il est peu sensible aux impuretés métalliques.

Author: Philippe Vendange
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Languages : fr
Pages : 220

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MISE EN EVIDENCE D'UN NOUVEL ENSEMBLE DE RAIES DANS LE SPECTRE DE PHOTOLUMINESCENCE DU SILICIUM RECUIT A 600**(O)C PENDANT UNE CENTAINE D'HEURES. OBSERVATION D'ENERGIE DE LOCALISATION FAIBLE ET D'UNE RAIE A ZERO PHONON. PROPOSITION D'UN MODELE PRENANT EN COMPTE LES VARIATIONS DE POTENTIEL AUX INTERFACES ENTRE LES PRECIPITES D'OXYGENE GENERES PAR LE RECUIT ET LE SUBSTRAT

Author: Richard Monflier
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Languages : fr
Pages : 139

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La micro-électronique est un domaine exigeant, en constante évolution, motivé par le secteur applicatif et les besoins des utilisateurs. La réalisation de jonctions ultra-minces et fortement dopées est un enjeu majeur pour la poursuite de son évolution, et notamment pour son composant de base, le transistor MOS. Dans ce contexte, de nouvelles techniques de dopage permettant d'obtenir des jonctions ultra-minces ont été développées. Le recuit par laser nanoseconde (LTA) en mode " melt " est une de ces techniques. En effet, il permet une très forte activation locale (en surface et en profondeur) et une distribution uniforme des dopants. Ce procédé utilisé en laboratoire depuis les années 1980 dans la fabrication des cellules solaires offre également de nouvelles possibilités technologiques comme le développement d'architectures 3D. Néanmoins, des dégradations électriques de paramètres sensibles aux défauts tels que la mobilité et le courant inverse d'un transistor MOS ou la durée de vie des porteurs dans le cas de cellule photovoltaïque ont été observées. Dans ce contexte, cette thèse propose une étude rigoureuse des défauts générés par recuit laser en deux volets. Le premier volet traite de l'impact du recuit laser sur les propriétés physiques du silicium et repose essentiellement sur des caractérisations approfondies par spectroscopie infrarouge et photoluminescence d'échantillons silicium non intentionnellement dopés soumis à diverses conditions de recuits par impulsions laser à excimère. L'étude met en évidence la formation de défauts suite au procédé de recuit laser. Leur identification a permis d'affirmer l'introduction d'impuretés d'oxygène et de carbone durant le recuit. A partir de cette identification, le suivi en profondeur par spectroscopie de masse à ionisation secondaire de chacune des impuretés a été effectué révélant une augmentation de la concentration et de la diffusion des impuretés avec l'augmentation de la densité d'énergie du laser et/ou du nombre de tirs. A haute énergie laser, les profils de concentration d'oxygène montrent la présence d'un pic immobile (en concordance avec la solubilité limite de l'oxygène dans le silicium liquide) associé à des cavités de silicium observées par microscopie électronique en transmission (MET). L'origine de ces impuretés est discutée ; la caractérisation de véhicules tests dédiés a permis de définir l'oxyde natif comme étant leurs sources. Le second volet permet de répondre au second objectif qui consiste à évaluer l'impact du recuit laser sur les propriétés électriques de composants à base de silicium et s'appuie sur la caractérisation de diodes Schottky et PN préalablement fabriquées. Les résultats obtenus constituent un moyen supplémentaire pour, non seulement localiser les défauts électriquement actifs, mais également les identifier. Les caractéristiques courant-tension des diodes montrent systématiquement l'impact du recuit sur le courant de fuite, paramètre sensible aux défauts. Plus spécifiquement, le courant de fuite se dégrade avec l'augmentation de la densité d'énergie. Ces mesures électriques ont permis également de mettre en évidence la présence de défauts localisés à l'interface liquide/solide, défauts ayant un fort impact sur les propriétés électriques des diodes. Les résultats sont en accord avec la littérature qui suggère la présence de lacunes à cette interface. Pour aller plus loin, des mesures de DLTS ont été effectuées et dévoilent, selon la localisation (zone fondue ou interface), des signatures singulières laissant présager plusieurs types de défauts.

Author: Béatrice Biasse
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Languages : fr
Pages : 116

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LE RENDEMENT DE RECUL DE L'OXYGENE EST DE L'ORDRE DE 1 POUR DES IMPLANTATIONS DE DOPANTS CLASSIQUES. L'INTRODUCTION D'OXYGENE SE TRADUIT DURANT LE RECUIT THERMIQUE PAR UN PHENOMENE DE PRECIPITATION ENTRAINANT UNE STABILITE THERMIQUE ACCRUE DES DEFAUTS RESIDUELS ET UN PIEGEAGE DES ATOMES DE DOPANTS. L'INTRODUCTION D'OXYGENE INDUIT AUSSI DES MODIFICATIONS DES PROPRIETES ELECTRIQUES DES COUCHES IMPLANTEES. L'INFLUENCE DU RECUL DE L'OXYGENE DEVRAIT SE MONTRER PARTICULIEREMENT CRITIQUE DANS L'AVENIR AVEC L'EVOLUTION VERS LA HAUTE INTEGRATION DES CIRCUITS