Croissance guidée et caractérisations de nanofils de silicium latéralement organisés dans une matrice d’alumine nanoporeuse

Guided growth and caracterizations of laterally ordered silicon nanowires in a nanoporous alumina template

• Auteur / Autrice : Thomas David
• Direction : Ahmad Bsiesy
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique
• Date : Soutenance en 2008
• Etablissement(s) : Grenoble 1

Résumé

Nous présentons dans ce manuscrit le travail visant à faire croitre des nanofils de silicium dans une matrice d'alumine nanoporeuse par la méthode VLS. Nous avons développé un procédé de réalisation d'alumine nanoporeuse sur silicium. Celui-ci permet maintenant de contrôler les propriétés géométriques de l'alumine fabriquée (diamètre des pores, période, épaisseur de la couche). L'organisation latérale est très bonne même s'il est envisageable de l'améliorer. Nous avons aussi étudié différentes méthodes pour déposer de l'or au fond des pores ainsi obtenus. Les avantages et les inconvénients de chacune des méthodes ont été détaillés et nous avons pu ainsi répondre au besoin de départ (l'obtention de catalyseurs d'or). Ces méthodes de dépôt sont utilisables sur substrat massif et présentent des avantages intéressants en termes de souplesse et de simplicité d'utilisation notamment. Enfin, nous avons fait croitre avec succès des nanofils sur substrat massif et dans les pores de l'alumine. Nous avons pu en étudier quelques caractéristiques, notamment structurales. L'utilisation de l'alumine pour positionner les nanofils est donc envisageable et l'effet de guidage des nanofils par les pores pendant la croissance a été démontré. De plus, cet environnement confiné ne fait pas augmenter significativement le nombre de défauts structuraux observés dans les nanofils comparé à des nanofils crûs sur substrat massif. Nous avons réalisé quelques mesures préliminaires des tendances que suit la conduction électrique dans les nanofils. La prise de contacts s'est révélée très facile grâce à la géométrie d'encapsulation des nanofils dans les pores.

We present here the growth of silicon nanowires in a nanoporous alumina template using the VLS method. We developed a process to realize nanoporous alumina directly on silicon. It allows a control over geometrical properties of alumina (pore diameter, periodicity, and thickness of the layer). The lateral organization is good even if improvements are still possible. We also used several methods to deposit gold at the bottom of the pores. Pros and cons of each method are detailed and the objective (obtaining a gold catalyst) has been attained. These methods can also be used on bulk silicon. Last, we successfully grew nanowires on bulk silicon and in the alumina pores. We studied some of their characteristics, particularly their structure. Alumina can thus be used to localize the nanowires and the guiding effect of the nanowires by the pores during the growth has been proved. This confined environment doesn’t cause the number of defaults to increase significantly. A few preliminary measures of the conduction in nanowires have been made. The electrical contacts were very easy to set up because of the encapsulated geometry of the nanowires into the pores.