Le rôle de la chimie interfaciale sur la porosification anodique de n-InP dans l'ammoniac liquide

par Alexandra Eb

Thèse de doctorat en Chimie et sciences des matériaux

Sous la direction de Arnaud Etcheberry.

Soutenue en 2009

à Versailles-St Quentin en Yvelines .


  • Résumé

    Depuis la première porosification anodique des semiconducteurs (SC) dans les années cinquante, de nombreuses études rapportent un large éventail de structures poreuses. L'analyse des conditions de formation de pores apporte des indications sur leur mode de croissance. Mais le mécanisme de formation et surtout l'influence de la chimie de surface au cours de la porosification soulèvent encore de très nombreuses interrogations. C'est dans ce contexte que l'apport de l'ammoniac liquide (-55°C) est déterminant. En effet, ce solvant non aqueux remarquable permet, d'une part l'obtention de structures poreuses inédites sur n-InP et d'autre part, il autorise pour la première fois une chimie interfaciale, spécifique et originale, gouvernée par la chimie de l'azote. L'ammoniac liquide offre ici des conditions uniques d'étude du mécanisme de porosification des semiconducteurs en excluant la formation d'oxyde à la jonction SC/électrolyte. En effet, dans l'ammoniac liquide, la dissolution proprement dite des semiconducteurs III-V (GaAs, InP) se fait systématiquement après une étape de passivation de la surface. Cette étape de passivation est particulièrement stable sur InP et a révélé la formation d'un film d'une monocouche de type phosphazène issu de l'oxydation concomitante du solvant et du semiconducteur. L'approche " multimatériaux " est élément décisif puisqu'il souligne le rôle déterminant de la chimie de surface. En effet, à plus forte densité de courant, les structures poreuses de n-InP et n-GaAs s'opposent, ce qui constitue un comportement original par rapport au milieu aqueux.

  • Titre traduit

    On the role of interfacial chemistry onto anodic pore growth of N-INP in acidic liquid ammonia


  • Résumé

    Since the discovery of the first anodic semiconductor (SC) porosification in the fifties, many and various porous structures were reported on the literature. Operating conditions gave indeed details about porous growth formations. The mechanistic pathway and especially the influence of the surface chemistry still raised many questions. Undoubtedly, the use of liquid ammonia (-55°C) makes one's contribution to this dilemma. This distinguished non aqueous solvent allows, on the one hand the formation of original porous structure on n-InP and on the other hand, for the first time; a specific chemistry controlled by nitrogen element is involved at the interface. Significant chemical conditions are indeed gathered at the interface liquid ammonia/SC by excluding oxides onto the surface. In liquid ammonia, whatever the III-V semiconductors (GaAs, InP), their anodic dissolution systematically occur after a passivation step on the surface. Onto InP, this passivation step is particularly stable and the formation of a phosphazene monolayer film was revealed. This passivating film results from the concomitant oxidation of the solvent and InP. The determining role of the surface chemistry is also emphasized by a multi-materials approach. In fact, for higher applied current densities, the porous structures of n-InP and n-GaAs are really contrasted. This is an original behavior compared to the aqueous medium.

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