Thèse soutenue

Étude du photo-potentiel de surface pour la caractérisation des interfaces enterrées par microscopie à sonde de Kelvin
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Auteur / Autrice : Valentin Aubriet
Direction : Łukasz Borowik
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Nanoélectronique et nanotechnologie
Date : Soutenance le 30/03/2022
Etablissement(s) : Université Grenoble Alpes
Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale électronique, électrotechnique, automatique, traitement du signal (Grenoble ; 199.-....)
Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire d'électronique et de technologie de l'information (Grenoble ; 1967-....)
Jury : Président / Présidente : Benjamin Grevin
Examinateurs / Examinatrices : Irina Stefana Ionica
Rapporteurs / Rapporteuses : Yvan Bonnassieux, Brice Gautier

Résumé

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La caractérisation des interfaces est cruciale pour plusieurs types de dispositifs comme les diodes électroluminescentes, les cellules solaires, les photo-détecteurs ou les transistors. Dans le cas particulier des photodétecteurs, les défauts situés aux interfaces sont considérés comme une source de courant d'obscurité, phénomène qu'il est nécessaire de réduire pour améliorer les performances du capteur. Pour surmonter tous les problèmes liés aux défauts, la passivation des interfaces est nécessaire. Nous pouvons citer deux approches de passivation telles que la passivation chimique (c.a.d. diminution de la densité de défaut) et la passivation par effet de champ (c.a.d. diminution de l'activité électrique des défauts).Ce travail de thèse s'inscrit dans le développement de méthodologies de caractérisation des empilements de passivation via l'étude du photo-potentiel de surface. Cette thèse propose, décrit et utilise un ensemble de méthodologies basées sur la microscopie à sonde de Kelvin sous illumination continue et sous illumination pulsée. L’originalité de ces travaux de thèse repose sur des développements méthodologiques ayant conduit à l’implémentation d’une approche de mesure du potentiel de surface résolue en temps permettant la caractérisation directe des dynamiques du photo-potentiel qui, à leur tour, permettent de caractériser les défauts situés aux interfaces. L'objectif de ces travaux est de proposer une nouvelle approche de caractérisation des défauts afin d’en améliorer leurs compréhensions. Une attention particulière sera accordée à l’étude de plusieurs empilements de passivation comme l'Al2O3, l’HfO2, le Ta2O5 et le SiN. Enfin, les limites de cette nouvelle approche concernant son application en industrie seront discutées et une solution alternative sera proposée.