Soutenance de thèse - 29/09/22 - Sarra Dehili - Spectroscopie de durée de vie en température pour la caractérisation des défauts dans le silicium

M Sarra Dehili
 

(ED n°353 : SCIENCES POUR L'INGENIEUR : Mécanique, Physique, Micro et Nanoélectronique)

Soutiendra publiquement ses travaux de thèse intitulés :

Spectroscopie de durée de vie en température pour la caractérisation des défauts dans le silicium

 

Dirigé par : Olivier Palais et Damien Barakel  (Département DETECT, équipe IRM-PV)

Le jeudi 29 septembre 2022 à 14h30, salle des thèses, Faculté des Sciences de St Jérôme

En présentiel
 

Résumé

Au cours des nombreuses étapes nécessaires à la fabrication des panneaux solaires, un certain nombre d’impuretés métalliques peuvent être introduites. Ces impuretés sont à l’origine d'une dégradation des performances des cellules photovoltaïques. Elles introduisent des centres de recombinaison dans le gap du matériau semi-conducteur, dégradant ainsi la durée de vie des porteurs minoritaires. Il parait donc essentiel de pouvoir vérifier la présence de ces impuretés et de caractériser leurs propriétés aux différentes étapes de la fabrication. Pour cela, un certain nombre de techniques de caractérisation basées sur des mesures électriques existent déjà. Cependant, ces méthodes nécessitent le dépôt de contacts électriques et donc une préparation qui peut altérer les propriétés du matériau. À l’inverse, les techniques de spectroscopie de durée de vie permettent d’effectuer des mesures sans contact sur le matériau brut.
 

Dans cette thèse, nous nous intéressons au développement d'une technique de spectroscopie de durée de vie basée sur le principe de la Microwave Phase-Shift (MW-PS). Pour la caractérisation des défauts, la technique est adaptée pour effectuer des mesures de TDLS (Temperature-Dependent Lifetime Spectroscopy). L’étude de la dépendance en température de la durée de vie en présence d’une impureté permet d’en extraire les caractéristiques comme la section efficace de capture ou le niveau d'énergie introduit dans le gap. Une étude théorique des effets de la température et des propriétés des défauts sur la durée de vie est proposée. Cette étude s'accompagne d'une application à des impuretés métalliques connues afin d'étudier le potentiel et les restrictions de la TDLS pour leur caractérisation. Enfin, le banc expérimental de TDLS est développé et des impuretés dont les propriétés sont connues sont sélectionnées afin de le calibrer. Ce travail pourra ensuite permettre la caractérisation d'impuretés dont les propriétés sont encore mal déterminées ou d'évaluer la qualité du silicium dans un contexte où le recyclage est de plus en plus valorisé.
 

Composition du jury :

Rapporteuse : Mme Anne KAMINSKI-CACHOPO, PR Grenoble INP

Rapporteur : M. Sébastien DUBOIS, IR HDR CEA INES

Examinateur : M. Alain FAVE, MCF INL INSA Lyon

Examinatrice : Mme Nathalie MANGELINCK-NOEL, DR CNRS IM2NP

Directeur de thèse : M. Olivier PALAIS,  PR Aix Marseille université

Co-directeur de thèse : M. Damien BARAKEL, MCF Aix Marseille université