Cristallisation du silicium amorphe hydrogéné par la méthode de la cristallisation induite par nickel (CIN)

Abstract

Notre travail porte sur la cristallisation d’une couche mince de silicium amorphe Hydrogéné en utilisant la technique de cristallisation induite par Nickel (CIN). La première partie de ce travail consiste à une brève présentation des généralités concernant le silicium dans toutes ces structures (cristallin, microcristallin et amorphe hydrogéné). Une bonne connaissance des propriétés électriques, optiques est structurales du silicium amorphe permettra par la suite, de mieux comprendre les effets de cette cristallisation sur ces mêmes propriétés. Les couches minces de silicium amorphe hydrogéné ont été élaborées par dépôt chimique en phase vapeur assisté par plasma (PECVD). Cette méthode consiste à déposer une couche à base de a-Si :H sur un substrat et l’autre couche mince de Ni, a été déposée par la technique de pulvérisation cathodique DC thermique pour former la structure Ni/a-Si :H/Substrat. Cette structure a subi un recuit aux basses températures (< 600°C) et un temps court (qui ne dépasse pas les 12 heures). D’abord nous avons étudié l’effet de la température sur la cristallisation de silicium amorphe hydrogéné en utilisant la méthode de cristallisation induite par Nickel en faisant varier la température de recuit de 450°C, 500°C et 570°C durant 6 heures. L’étude structurale par DRX a montré une meilleure cristallisation à 500°C. À cette température, la taille des grains est plus grande par rapport aux températures 450 et 570°C. L’influence de l’épaisseur de la couche du silicium amorphe hydrogéné a également été examinée, révélant que la diminution de cette épaisseur améliore la cristallisation. De même, l’épaisseur de la couche de nickel s’est avérée cruciale, une couche plus fine entraînant une meilleure cristallisation. Enfin, Nous avons étudié l’effet du recuit sans déshydrogénation et son effet sur la cristallisation. Des mesures de DRX ont été effectuées sur ces échantillons dont le but de confirmer la cristallisation des couches minces d’a-Si : H. Les spectres Raman de l'échantillon recuit sans Ni, ont relevé un large pic centré à 473 cm-1 (phase amorphe), confirmant que la présence de Ni est essentielle à la cristallisation dans les conditions actuelles de recuit. Les résultats montrent que la déshydrogénation préalable pourrait ne pas être indispensable pour la cristallisation. Une partie de ces résultats a été publiée dans un article scientifique.