Étude théorique et expérimentale de la capture non-radiative de porteurs libres dans les semi-conducteurs : application à la liaison pendante de silicium à l'interface Si/SiO2 (Centre Pb)

Theoretical and experimental study of non-radiative carrier capture in semi-conductors: application to the silicon dangling bond at the Si/SiO2 interface (Pb center)

• Auteur / Autrice : Didier Goguenheim
• Direction : Dominique Vuillaume
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences des matériaux
• Date : Soutenance en 1992
• Etablissement(s) : Lille 1

Mots clés

Mots clés contrôlés

Semiconducteurs -- Défauts

Résumé

Ce travail réalise une étude théorique et expérimentale d'un paramètre physique caractéristique des défauts dans les semi-conducteurs : la section de capture. L'approche fondamentale du phénomène de capture non-radiative des porteurs libres par les défauts est menée dans une optique originale (formalisme statique) permettant un calcul analytique et aboutissant à une formule compacte de la probabilité de transition. Ce calcul plus complet précise les limites de validité des modèles simplifiés (barrière énergétique unique) et explique la dépendance en température de la section de capture observée expérimentalement. Appliqué au cas de la liaison pendant à l'interface Si/SiO2 (Centre Pb) à l'aide d'une modèle microscopique moléculaire, il fournit des valeurs théoriques de la section de capture de ce défaut. L'étude expérimentale porte sur les défauts d'interface dans les structures MOS (Métal-Oxyde-Semiconducteur). L'interprétation des techniques électriques utilisées (caractéristique Capacité-Tension C(V), Spectroscopie de Transitoire de Niveau Profond DLTS, cinétique de remplissage) fut améliorée par une modélisation précise de la dynamique d'échange de charges à l'interface, afin de remonter à des valeurs correctes de sections de capture. Les propriétés spécifiques des différents centres Pb présents sur la face Si(100), et par comparaison des propriétés électriques la nature des défauts induits par injection de porteurs dans l'oxyde sous haut champ électrique