Croissance, propriétés structurales et optiques du silicium polymorphe

Le travail presente dans ce memoire de these est destine a la comprehension d'un nouveau materiau initialement mis en œuvre au LPICM: le silicium polymorphe (pm-Si). Le developpement de ce materiau est lie aux etudes de la formation de poudres dans les plasmas de silane. Les poudres sont des particules qui peuvent atteindre quelques microns de taille, mais les precurseurs sont en general des entites de taille nanometrique (nano-particules), qui peuvent etre cristallines ou amorphes. Le silicium polymorphe est deposee dans des conditions proches a la formation de poudres, ce qui devrait entrainer l'incorporation dans la couche de ces precurseurs nano-metriques. Depuis 1998 toute une serie d'experiences montrent que le pm-Si:H a une excellente qualite electrique par rapport au silicium amorphe hydrogene standard. C'est ceci qui a suscite l'interet aux etudes sur la structure et les conditions d'elaboration. Ce travail a ete abordee des trois points de vue differents: le plasma, la croissance et la structure. Plusieurs techniques ont du etre developpes a cause des particularites associees a cette etude. D'un cote, la Cavite Laser Resonante a permis de mesurer des concentrations de nano-particules dans laphase gaz de l'ordre de 10 puissance 8 -10 puissance 9 cm-3 dans des conditions de pm-Si:H. Des etudes in situ par Ellipsometrie Spectroscopique (SE) ont montre que la croissance du pm-Si:H se fait de maniere homogene. En meme temps, il a ete necessaire de developper le modele du Tetraedre pour comprendre la relation entre la fonction dielectrique du materiau obtenue par SE et sa structure. Enfin, des mesures en Microscopie Electronique a Transmission et Haute Resolution indiquent la presence de nano-cristallites dans une matrice amorphe. Des analyses sur la matrice amorphe indiquent une amelioration de l'ordre du pm-Si:H, correle avec l'amelioration des proprietes electroniques.