Proprietes optiques et electriques des nanostructures si/caf 2

par STEPHANE MENARD

Thèse de doctorat en Physique

Sous la direction de François Arnaud d'Avitaya.

Soutenue en 1999

à Grenoble 1 .

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  • Résumé

    Ce travail porte sur l'etude des proprietes optiques et electriques des nanostructures de si/caf 2. A partir d'une meme technique d'elaboration, nous parvenons a fabriquer deux categories differentes d'echantillons. Les echantillons de type multipuits elabores par epitaxie par jets moleculaires sur un substrat maintenu a la temperature ambiante presentent des couches nanocristallines, composees de grains d'un diametre moyen de 15 a pour les couches de si et de 30 a pour les couches de caf 2. Ces structures multipuits evoluent vers une seconde categorie, une structure colonnaire, apres recuit sous ultravide a 450\c pendant 30 mn. Les colonnes sont composees de grains d'un diametre moyen de 200-300 a, eux-memes composes de grains de si et de caf 2. Nous montrons que ces deux classes d'echantillons possedent une caracteristique optique remarquable qui est la photoluminescence a temperature ambiante, et dont les caracteristiques sont en de nombreux points comparables aux resultats connus sur le silicium poreux. Dans le cas des echantillons multipuits, nous relions cette photoluminescence au confinement quantique des electrons dans les grains de si. Cependant, les resultats d'absorption optique montrent une difference de plus de 1 ev entre la valeur de la bande interdite et l'energie de photoluminescence. Ceci souligne le role important des etats de surface dans le mecanisme de photoluminescence des nanostructures de silicium. Dans le cas des echantillons de type multipuits ou colonnaires, ce dernier point est confirme par l'importance de la passivation pour l'obtention d'une photoluminescence intense. Nous avons etudie les proprietes electriques des structures multipuits. Nous observons une resistance differentielle negative de la caracteristique i-v que nous attribuons au piegeage d'electrons par les defauts cristallins de ces nanostructures.


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  • Détails : 125 p.
  • Annexes : 83 ref.

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