Spectroscopie optique des centres G dans le silicium : des ensembles au centre unique

Optical spectroscopy of G-centers in silicon : from ensembles to a single center

• Auteur / Autrice : Walid Redjem
• Direction : Guillaume Cassabois, Emmanuel Rousseau
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique
• Date : Soutenance le 08/11/2019
• Etablissement(s) : Montpellier
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Information, Structures, Systèmes (Montpellier ; 2015-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire Charles Coulomb (Montpellier)
• Jury : Président / Présidente : Lucyna Firlej
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Guillaume Cassabois, Emmanuel Rousseau, Lucyna Firlej, Xavier Marie, Jean-Philippe Poizat, Marco Abbarchi, Sara Ducci
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Xavier Marie, Jean-Philippe Poizat

Mots clés

Mots clés contrôlés

Spectroscopie

Silicium

Mots clés libres

Silicium

Spectroscopie

Centre G

Silicon

Spectroscopy

G center

Résumé

Le silicium est le semi-conducteur le plus utilisé dans l’industrie de la micro-électronique depuis les années 60. Mais l’utilisation du silicium pour émettre de la lumière reste limitée de par la nature indirecte de son gap. Dans ce contexte, le centre G est le plus prometteur… Nous avons effectué des mesures de spectroscopie optique pour caractériser les propriétés de photoluminescence des centres G. Celui ci est crée par irradiation protons d’un échantillon de silicium enrichi carbone. Les principaux résultats sont les suivants : nous avons mesuré la dynamique de recombinaison des centres G (le temps de vie) qui est de 6 ns. On a mesuré la dynamique de l’état métastable des centres G qui a un temps de vie de 6 us. Puis, nous avons pour pu isoler un centre unique dans le silicium ; et nous avons montré que celui-ci émet des photons uniques.

Silicon is the most used semiconducteur in the micro-electronic industrises since the 60’s. However the ability for the silicon to emit light is limited, because of its indirect band-gap. In this respect, the G-center is one of the most promizing. We performed optical spectroscopy to characterize the G-center potoluminescence properties. The latter is created from proton irradiation of carbon-enriched silicon sample. The main results are the following : We addressed the carrier dynamics which occuring at a 6 ns time scale. We revealed the metastable state liftetime of the G-center which is 6 us. And finally we isolated a single center that emit single photons.