Etude des propriétés optiques de nanoparticules de silicium et de leur interface avec une matrice de silice par ellipsométrie et spectroscopie de déflexion photothermique

Study of the optical properties of silicon nanoparticules and their interface with a silica matrix by spectroscopic ellipsometry and photothermal deflection spectroscopy

• Auteur / Autrice : Ingrid Stenger
• Direction : Josette Rivory, Bruno Gallas
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Optique et photonique
• Date : Soutenance en 2006
• Etablissement(s) : Paris 6

Mots clés

Mots clés libres

Nanocristaux de silicium

Ellipsométrie spectroscopique

Spectroscopie de déflexion photothermique [PDS]

Fonction diélectrique

Bord d'absorption

Résumé

Le but de ce travail est d’étudier les propriétés optiques et morphostructurales de nanoparticules de silicium (np-Si) dans des couches minces de silice, obtenues par recuit thermique de silices sous-stœchiométriques (SiOx 1<x<2). La taille des np-Si est comprise entre 1nm et 4nm. La séparation de phase est suivie par ellipsométrie (UV-vis et IR), et l’évolution de la cristallinité en fonction de la durée du recuit par spectroscopie Raman. La fonction diélectrique de la matrice est extraite au voisinage du mode TO de la silice et présente les caractéristiques d’une silice dense. L’interface np-Si/SiO2 est révélée par ellipsométrie IR et par XPS, après décapage HF. Elle est constituée d’une phase SiOx, x1, d’épaisseur 4Å. L’étude de la fonction diélectrique des np-Si, déterminée entre 1. 6eV-6. 5eV, suggère une redistribution des états électroniques de la structure associée au point critique E1 vers E2 quand la taille des np-Si diminue. Le bord d’absorption des np-Si est étudié par PDS et indique une queue d’Urbach liée au désordre et une bande de défauts localisés dans le gap due aux liaisons pendantes.