Determination des proprietes de transport thermique et electronique du silicium par des methodes photothermiques

par ISABELLE BARBEREAU BRASSAC

Thèse de doctorat en Physique

Sous la direction de Danièle Fournier.

Soutenue en 1999

à Paris 6 .

mots clés

Résumé

Cette etude a pour but la determination des proprietes de transport thermique et electronique du silicium (diffusivite thermique d r, diffusivite electronique d, vitesse de recombinaison de surface s o et temps de vie ) par des methodes photothermiques. La principale difficulte d'interpretation des signaux photothermiques dans le cas d'un materiau semiconducteur reside dans le fait que les differentes proprietes de transport electronique ont un effet correle sur le signal. Nous nous sommes donc efforces a trouver des conditions experimentales particulieres pour chacune des deux experiences (effet mirage et photoreflectance) dans le but de distinguer ces proprietes. Dans le cas du microscope photothermique, la modification de l'approche experimentale et l'utilisation de hautes frequences de modulation se sont soldees par la determination sans ambiguite de la diffusivite electronique independamment des autres parametres. A partir de l'effet mirage, nous avons estime la diffusivite thermique en travaillant a basse frequence de modulation. Nous avons montre qu'il est possible de determiner les proprietes de recombinaison meme dans de telles conditions experimentales. Par contre, une determination independante de ces parametres est impossible puisque leurs effets sur le signal sont similaires. Des methodes statistiques simples ont ete alors utilisees pour extraire les valeurs de ces parametres les plus probables. Nous sommes parvenus a estimer d'une part, la valeur du temps de vie et d'autre part, celle de la vitesse de recombinaison de surface avec des precisions satisfaisantes. Ces memes methodes statistiques appliquees a l'experience de photoreflectance, ont permis d'affiner la premiere estimation de la valeur de et de confirmer celle de s o. Le banc mirage et le microscope apportent donc des informations a la fois communes et complementaires et le choix des conditions experimentales est crucial pour pouvoir extraire des signaux l'information recherchee.

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