Courants limités par une charge d'espace dans des couches minces de silicium amorphe hydrogène : quasi-équilibre et effets transitoires

par Martin Hallerdt

Thèse de doctorat en Physique

Sous la direction de Ionel Solomon.

Soutenue en 1988

à Paris 11 , en partenariat avec Université de Paris-Sud. Faculté des Sciences d'Orsay (Essonne) (autre partenaire) .


  • Résumé

    Cette thèse présente un travail théorique et expérimental sur des effets transitoires de courants limités par une charge d'espace dans des couches minces de silicium amorphe hydrogéné. Chapitre 1 donne une introduction aux propriétés physiques du silicium amorphe hydrogéné et à la méthode de dépôts par décharge luminescente des dispositifs n⁺ in⁺ utilisées dans l'étude. Chapitre 2 donne un résumé de la théorie de courant limités par une charge d'espace dans le régime stationnaire. Chapitre 3 décrit des mesures de transitoires de courants entre 0,01 et 180 ms après application d'une tension d’injection. Le courant décroît rapidement, selon une loi en puissance du temps, ce qui s’explique par la descente progressive de la charge d'espace dans la bande interdite par dépiégeages et repiégeages multiples. Chapitre 4 concerne la relaxation de résistance de couches intrinsèques après coupure de la tension d'injection. La résistance transitoire est plus élevée que celle d'équilibre, parce que la charge d'espace de l'injection reste piégée et crée une barrière électrostatique. Pendant que les électrons de la charge d'espace se dépiègent et disparaissent de la couche intrinsèque,la résistance diminue comme R(t) = R(∞)e 1/ßt, où R(∞) est la résistance d'équilibre. La relaxation met en jeu des pièges au-dessous du niveau de Fermi et a une échelle de temps très longue, dépassant parfois une heure. La nature activée du coefficient ß permet une détermination de la fréquence de vibration dans un puits de potentiel à une valeur entre 10¹ ¹ et 10¹ ² s⁻¹. Chapitre 5 décrit des dépôts d'échantillons de silicium amorphe par photo-décomposition. Lls ont une densité d'états au niveau de Fermi de quelques 10 ¹⁶ eV⁻¹ cm⁻³.

  • Titre traduit

    Space charge limited currents in thin films of hydrogenated amorphous silicon : quasi steady state and transient effects


  • Résumé

    This thesis presents theoretical and experimental work on transient effects in space­ charge limited currents in thin films of hydrogenated amorphous silicon. Chapter 1 gives an introduction to the physical properties of hydrogenated amorphous silicon and the method of glow-discharge deposition used for the n⁺ in⁺ devices of the study. Chapter 2 gives a summary of the theory of space-charge limited currents in the stationary regime. Chapter 3 describes measurements of current transients between 0,01 and 180 ms after applying an injecting voltage to the sample. The currents decrease rapidly, according to a time power law, something that can be explained by the gradual descent towards lower energies in the band gap that the space charge undergoes as its electrons are thermally released and retrapped over and over again. Chapter 4 deals with the relaxation of resistance of intrinsic layers after the injecting voltage has been cut off. The transient resistance is higher than the equilibrium resistance, because the space charge from the injection remains trapped and creates an electrostatic barrier. As the electrons in the space charge are gradually untrapped and disappear from the intrinsic layer, the resistance falls as R(t) = R(∞) e 1/ßt, where R(∞) is the equilibrium resistance. The relaxation involves traps below the Fermi energy and sometimes lasts for more than one hour. The fact that the coefficient ß is thermally activated makes it possible to attribute a value of 10¹ ¹ - 10¹ ² s⁻¹ to the attempt-to-escape frequency. Chapter 5 describes depositions of amorphous silicon samples made by photo-CVD. The samples were found to have a Fermi level density of states of some 10 ¹⁶ eV⁻¹ cm⁻³.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (149 f.)
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr. f. 135-138

Où se trouve cette thèse ?

  • Bibliothèque : Université Paris-Sud (Orsay, Essonne). Service Commun de la Documentation. Section Sciences.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : 0g ORSAY(1988)27
  • Bibliothèque : Centre Technique du Livre de l'Enseignement supérieur (Marne-la-Vallée, Seine-et-Marne).
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : TH2014-034877
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