Etude de la diffusion de l'hydrogène dans le diamant et contribution à la réalisation de diamant de type n

par Zephirin Symplice Teukam -Hangouan

Thèse de doctorat en Physique de la matière condensée

Sous la direction de J. Chevallier.

Soutenue en 2004

à Versailles-St Quentin en Yvelines .


  • Résumé

    Ce travail a pour objectif d'étudier la diffusion de l'hydrogène et les interactions H-dopant dans les couches homoépitaxiées de diamant. Les couches ont été caractérisées par analyse ionique, mesures électriques et spectroscopie infrarouge avant et après diffusion de deutérium. Nous avons déterminé la dépendance en température du coefficient de diffusion effectif du deutérium (D) dans le diamant de type p dopé bore et déduit l'énergie de dissociation des complexes (B,D) dans le diamant (2. 5 eV). Nous avons aussi révélé l'existence de pièges profonds à hydrogène dans le diamant dopé bore. La diffusion de D dans le diamant de type n est très faible. Les résultats sur la diffusion de D dans le diamant dopé bore montrent aussi la possibilité de réaliser une conversion type p à type n réversible. Cette conversion a permis, pour la première fois, la fabrication de diamant de type n de haute conductivité électrique à 300 K. L'énergie d'ionisation des donneurs à l'origine de cette haute conductivité de type n est de 0. 34 eV. Un modèle de création de complexes donneurs (B,D2) est proposé. La dernière partie présente quelques résultats sur la diffusion du deutérium dans GaN:Mg et ZnO non dopé


  • Résumé

    The objective of this work is the investigation of the hydrogen diffusion properties and the hydrogen-dopant interactions in homoepitaxial diamond. The epilayers have been characterized by secondary ion mass spectrometry, electrical measurements and infrared spectroscopy before and after deuterium diffusion. We have determined the temperature dependence of the effective diffusion coefficient of deuterium (D) in p-type boron doped diamond and deduced the dissociation energy of (B,D) pairs (2. 5 eV). We have also revealed the existence of hydrogen deep traps in boron-doped diamond. The D diffusion is very weak in n-type diamond. The results on D diffusion in boron-doped diamond show the possibility to obtain a reversible p-type to n-type conversion under deuteration. As a result of this conversion, high n-type electrical conductivity diamond at 300 K has been fabricated for the first time. The ionization energy of the donors at the origin of the n-type conductivity is 0. 34 eV. A model based on the formation of (B,D2) complex donors has been proposed. The last part presents deuterium diffusion results in GaN:Mg and undoped ZnO.

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Informations

  • Détails : 174 p.
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : 237 réf. Notes bibliogr.

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  • Bibliothèque : Université de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines. Direction des Bibliothèques et de l'Information Scientifique et Technique-DBIST. Bibliothèque universitaire Sciences et techniques.
  • Non disponible pour le PEB
  • Cote : T040002
  • Bibliothèque : Université de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines. Direction des Bibliothèques et de l'Information Scientifique et Technique-DBIST. Bibliothèque universitaire Sciences et techniques.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : 530.4 TEU
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