Etude de la microstructure et des defauts dans les couches minces de carbone amorphe hydrogene ; relations avec la photoluminescence

par ABDELOUAHED SADKI

Thèse de doctorat en Physique

Sous la direction de MARIE LUCE THEYE.

Soutenue en 1998

à Paris 6 .

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  • Résumé

    Quoique la communaute scientifique s'interesse de plus en plus aux proprietes electroniques des couches minces de carbone amorphe hydrogene (a-c:h), en particulier au tres fort rendement de photoluminescence observe a temperature ambiante dans certains cas, celles-ci sont encore mal comprises. Le but de ce travail est de mettre en evidence et d'analyser les relations entre ces proprietes et la microstructure des echantillons, et de tester la validite du modele a deux phases consistant en amas de sites c(sp 2) immerges dans une matrice formee par les sites c(sp 3). Des etudes systematiques par plusieurs techniques complementaires ont ete menees en fonction des conditions de depot et des traitements thermiques ulterieurs sur des couches minces de a-c:h preparees par differentes techniques et soigneusement caracterisees. L'ordre local a ete etudie par spectroscopie de diffusion raman et les defauts paramagnetiques, ainsi que leur environnement, par resonance paramagnetique electronique (rpe), dans le but de suivre dans chaque cas l'evolution de la microstructure. Des experiences de photoluminescence ont egalement ete effectuees sur les couches a grand gap optique pour comprendre la nature des etats electroniques responsables des processus de recombinaison radiative et non radiative. Les resultats de diffusion raman montrent que l'augmentation, soit de l'energie de bombardement ionique pendant le depot, soit de la temperature de recuit, a comme consequence l'etablissement progressif d'une certaine organisation des sites c(sp 2) en amas aromatiques de tailles de plus en plus grandes. Les resultats de rpe permettent de conclure sans ambiguite que les defauts paramagnetiques sont lies a la phase formee des sites c(sp 2) ; l'analyse des formes de raies met clairement en evidence une delocalisation progressive des electrons non apparies qui confirme l'aromatisation / graphitisation du materiau. Les experiences de photoluminescence ont ete analysees en termes de confinement spatial des paires electron-trou photoexcitees dans les amas de sites c(sp 2), et montrent que les barrieres dues aux sites c(sp 3) hydrogenes jouent un role important sur le rendement de luminescence, qui par contre depend tres peu de la densite des defauts paramagnetiques.


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Informations

  • Détails : 260 p.
  • Annexes : 148 ref.

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  • Bibliothèque : Université Pierre et Marie Curie. Bibliothèque Universitaire Pierre et Marie Curie. Section Biologie-Chimie-Physique Recherche.
  • Disponible pour le PEB
  • Bibliothèque : Centre Technique du Livre de l'Enseignement supérieur (Marne-la-Vallée, Seine-et-Marne).
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : PMC RT P6 1998
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