Assas Recherche | Génération de seconde harmonique pour la caractérisation des champs électriques d'interface dans les empilements diélectriques-semiconducteurs

Génération de seconde harmonique pour la caractérisation des champs électriques d'interface dans les empilements diélectriques-semiconducteurs (Document en Anglais)

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Modalités de diffusion de la thèse :

Thèse soumise à l'embargo de l'auteur jusqu'au 20/12/2023 (communication intranet).

Informations sur les contributeurs

Auteur : Obeid Baydaa

Obeid, Baydaa

Nom

Obeid

Prénom

Baydaa

Nationalité

Français

Date de soutenance : 09-06-2023

Directeur(s) de thèse : Ionica Irina Stefana

Ionica, Irina Stefana

Nom

Ionica

Prénom

Irina Stefana

- Bastard Lionel

Bastard, Lionel

Nom

Bastard

Prénom

Lionel

Etablissement de soutenance : Université Grenoble Alpes

Université Grenoble Alpes

Nom

Université Grenoble Alpes

Laboratoire : Centre de radiofréquences, optique et micro-nanoélectronique des Alpes (Grenoble, Isère, France ; Chambéry ; 2007-....)

Centre de radiofréquences, optique et micro-nanoélectronique des Alpes (Grenoble, Isère, France ; Chambéry ; 2007-....)

Nom

Centre de radiofréquences, optique et micro-nanoélectronique des Alpes (Grenoble, Isère, France ; Chambéry ; 2007-....)

Ecole doctorale : École doctorale électronique, électrotechnique, automatique, traitement du signal (Grenoble ; 199.-....)

École doctorale électronique, électrotechnique, automatique, traitement du signal (Grenoble ; 199.-....)

Nom

École doctorale électronique, électrotechnique, automatique, traitement du signal (Grenoble ; 199.-....)

Informations générales

Discipline : Nanoe?lectronique et nanotechnologie
Classification : Sciences de l'ingénieur

Mots-clés libres : Génération de seconde harmonique (SHG), Passivation, Champ électrique d'interface, Charges fixes d'oxyde, Pièges d'interface, Capacité-Tension (C-V)
Mots-clés :

Génération de second harmonique
Champs électriques
Couches diélectriques
Semiconducteurs

Résumé : Les performances des dispositifs tels que les MOSFET, les photodétecteurs, les cellules photovoltaïques sont fortement influencée par la qualité des interfaces, en particulier entre les diélectriques et le silicium. La passivation de Si par des diélectriques à forte permittivité (high-k) est connue pour améliorer les propriétés électriques de ces interfaces. Parmi les méthodes utilisées pour caractériser la qualité des interfaces, la génération de seconde harmonique (SHG) est une technique sensible et non destructive prometteuse basée sur l'optique non linéaire. Dans l'approximation dipolaire, la réponse SHG dans les matériaux centrosymétriques (par exemple Si, Al2O3, SiO2, etc.) est nulle. Par conséquent, la réponse SHG contient principalement des informations liées aux interfaces, où la symétrie est brisée. De plus, le signal est renforcé en présence d’un champ électrique (EDC) à l'interface, phénomène appelé EFISH (Electric Field Induced SHG). Comme le champ électrique d'interface est associé aux charges fixes dans l’oxyde (Qox) et/ou aux états d'interface (Dit) entre oxyde et semiconducteur, la technique SHG est donc sensible à ces paramètres électriques. L'objectif de cette thèse est de calibrer la réponse SHG pour la mesure du champ électrique lié aux charges fixes dans les diélectriques. L'extraction d'informations électriques à partir de données expérimentales SHG nécessite la prise en compte de l'influence des phénomènes optiques (absorption, interférences, etc.), ce qui a été réalisé grâce à la modélisation/simulation de la réponse à la seconde harmonique des structures étudiées. Notre programme de simulation est basé sur des modèles théoriques de la littérature que nous avons adaptés pour les multicouches. Les expériences ont été réalisées sur plusieurs couches d'Al2O3 sur Si (100), déposées dans des conditions variables et qui présentent des qualités d'interface très différentes. Des techniques électriques complémentaires, telles que la caractérisation par charge corona (COCOS) et les mesures capacité-tension (C-V), ont permis d'accéder au champ électrique des échantillons et de compléter les résultats SHG pour la calibration. Les expériences et les simulations prouvent la possibilité de calibration pour des monocouches de diélectriques sur Si. Quelques éléments d’étude liés à la caractérisation des multicouches tels que la structure SOI (Silicon On Insulator) sont également discutés, en particulier l'influence sur la réponse SHG de l’épaisseur des couches ou encore des champs électriques présents aux diverses interfaces.

Informations techniques

Type de contenu : Text
Format : PDF

Informations complémentaires

Entrepôt d'origine :

STAR : dépôt national des thèses électroniques françaises

Identifiant : 2023GRALT037
Type de ressource : Thèse