 Jeudi 08 Mars 2012 à 10h - Lieu : amphithéâtre PHELMA - MINATEC Polygone, 23 rue des Martyrs GRENOBLE (ex bâtiment de l'ENSERG).
Soutenance de thèse de Doctorat de Laurent BRUNET Ingénieur INPG (2008), (CIFRE effectuée en collaboration entre le CEA-LETI, STMicroelectronics Crolles et l’IM2NP - équipe DUS)
« Caractérisation électrique et fiabilité des transistors High-K / Métal Gate (MG) pour les technologies FDSOI sub-32nm »
L’intégration de diélectriques High-κ dans les empilements de grille des transistors a fait naître des problèmes de fiabilité complexes. A cela vient s’ajouter, en vue des technologies sub-32nm planaires, de nouvelles problématiques liées à l’utilisation de substrats silicium sur isolant complètement désertés FDSOI. L’intégration d’un oxyde enterré sous le film de silicium non seulement va modifier l’électrostatique de la structure mais aussi introduire une nouvelle interface Si/SiO2 sujette à d’éventuelles dégradations.
Ce manuscrit présente différentes méthodes de caractérisations électriques ainsi que différentes études de fiabilité des dispositifs FDSOI intégrants des empilements High-κ/ grille métallique. Dans un premier temps, une étude complète du couplage électrostatique dans des structures FDSOI est réalisée, permettant de mieux déterminer l’effet d’une tension en face arrière sur les caractéristiques électriques des dispositifs. Différentes méthodes de caractérisation des pièges d’interface sont ensuite présentées et adaptées, quand cela est possible, au cas spécifique du FDSOI, où les défauts entre le film de silicium et l’oxyde enterré doivent être pris en compte. Enfin, différentes études de fiabilité sont présentées sur les phénomènes de PBTI et de NBTI dans les dispositifs à canaux longs ainsi que les phénomènes spécifiques aux dispositifs ultra-courts, tels que l’impact des injections de porteurs chauds dans les structures FDSOI à films ultra-fins et les effets parasites liés à l’augmentation de la tension de seuil lorsque les largeurs des transistors diminuent. »
Mots clés : Transistors FDSOI, Diélectriques High-K, Grille métallique, pièges d’oxyde, états lents, états d’interface, Dégradation NBTI et PBTI, Porteurs chauds, Mesures à la volée (OTF), Mesures rapides VT pulsé, Effet de W, durée de vie..
Vendredi 17 Février 2011 à 10h30 - Lieu Amphithéâtre PONTE, campus de Saint Jérôme
Soutenance de thèse de Docteur de l'Université Aix-Marseille spécialité Micro et nanoélectronique de
Guillaume RIVIERE
Développements d’outils de caractérisations opto-électriques multi-échelles pour les dispositifs photovoltaïques organiques
Les cellules solaires organiques continuent leur essor dans le domaine du photovoltaïque, grâce aux structures et matériaux activement étudiés, pour tendre vers le maximum de rendement et passer le cap de l’industrialisation. La séparation de phase des matériaux qui constituent la couche photo-active des cellules à hétérojonction en volume gouverne en partie les performances de la cellule, ainsi que des phénomènes de recombinaison liés à la photo-conversion. Des moyens de caractérisation spécifiques sont nécessaires pour sonder les propriétés des cellules aussi bien à l’échelle microscopique qu’à l’échelle nanométrique. Des bancs de caractérisations opto-électriques pour les cellules solaires organiques ont alors été développés. La technique du courant induit par faisceau lumineux (LBIC) permet de visualiser l’uniformité des cellules avec une résolution de 50 µm. La microscopie à force atomique en mode conduction (C-AFM) permet quant à elle de sonder les propriétés photo-électriques des cellules à l’échelle du nanomètre. Organic solar cells are becoming more prominent in the photovoltaic field thanks to new materials and stacked structures. The active layer of bulk heterojunction solar cells is composed of an interpenetrating network of electron donor and acceptor materials. Vertical phase separation governs cells power conversion efficiency and recombination phenomena are still being studied. Specific characterisation tools are necessary to gain insights into cell properties at the nanometer scale and at the molecular level. In this context, this thesis allowed the development of characterization tools for bulk heterojunction organic solar cells based on polymer/fullerene blend. Thus, the Light Beam induced Current technique (LBIC) has been developed to check the current uniformity of the cells with a 50 µm resolution. Conductive-Atomic Force Microscopy (C-AFM) has been used to probe the photovoltaic properties of the cells in the nanometer range.
MOTS CLEFS : Cellule solaire organique, module photovoltaïque organique, caractérisations électriques, LBIC, C-AFM.
Jeudi 16 Février 2011 à 10h30 - Lieu Amphithéâtre PONTE, campus de Saint Jérôme
Soutenance de thèse de Docteur de l'Université Aix-Marseille spécialité Micro et nanoélectronique de Gizachew YEABIYO TESFAY
Etude de l’application du jet d’encre DOD au photovoltaïque Inorganique et Organique
In the first part of the thesis project, an ink-jet method for fabrication of fine and smooth front side highly conductive silver lines on crystalline Silicon substrate is described. The fabricated conductive silver lines on different substrates are characterized by means optical microscope, optical profilometers, scanning electron microscope (SEM), and electrical measurements. The coffee-ring effect is controlled by increasing the solid loading of the ink from 20 Wt\% to 40 Wt\% and printing at optimum substrate temperature (90-100°C) and optimum printing parameters. When increased substrate temperature, a significant reduction of spreading of ink was observed. The influence of annealing temperature on line resistance, the morphology and functionality of the printed conductive silver lines is optically and electrically analyzed. To deposit thicker lines multiple passes of ink-jet printing were done on polished single crystalline silicon (sc-Si) and standard alkaline (NaOH) textured n+/p single crystalline silicon (n+/p sc-Si). And, promising results in terms of printed line thickness and electrical property are achieved. We have demonstrated infrared thermography (IRT) as a non-destructive imaging technique for ink-jet printed front-side metal grid on different crystalline silicon wafers used for solar cells.
In our second axis of study, in the quest of modifying the surface wettability of the substrate, different surface treatments (wet- and dry-cleaning) were performed on the Indium-Tin-Oxide (ITO) substrates, which are common substrates for OPV devices. Then, we investigated the effect of surface treatments upon ITO surface by characterizing the surface-treated ITO substrates through the measurements of contact angle and surface energy. Printing of Poly(ethylenedioxythiophene):Poly(styrene-sulfonate) or PEDOT:PSS ink-jet ink droplets on ITO substrates was carried out and the influence of wet- and dry-cleaning on the dried profile of single printed droplets was investigated. Contact angle and surface energy results indicate that the oxygen plasma treatment enhances the wettability and yields more smooth and homogeneous ITO surface compared with other treatments. Interestingly, with the increment of aging time, however, the improved ITO surface properties are observed to tend to decay.
Keywords: Inorganic (Crystalline) solar cells, Organic solar cells, Drop-on-demand ink-jet printing; front-side conductive silver lines; Single-and Multi-pass printing; Infrared thermography image, Nondestructive evaluation
Jeudi 09 Février 2011 à 11h00 - Lieu : Salle des séminaires de l'Im2np, campus de Saint Jérôme, aile 1, niveau 6 service 161
Séminaire d'intérêt général de Mathieu Brugidou EDR R&D(Grets) et PACTE– BP 408 92141 Clamart EDR R&D(Grets) – BP 408 92141 Clamart
La constitution de publics et l’émergence de normes sociales à propos des économies d’énergie en PACA
L’émergence des normes est généralement décrite sur une durée de temps longue où la socialisation primaire et l’éducation jouent un rôle important, la socialisation secondaire et les canaux d’information (médias etc.) jouant un rôle dans le renforcement et la diffusion d’arguments. La question de l’adoption de normes nouvelles semble se poser en partie différemment dans le cadre de sociétés démocratiques, « réflexives » (Giddens, 1987) au sens où elles tendent à auto-programmer même si la question de savoir ce que recouvre exactement l’expression de « choix collectif » reste largement ouverte.
Selon nous, c’est notamment la mise en discussion – au sens large, dans les médias, les cercles d’inter-connaissance etc. – des enjeux liés à l’environnement et à l’énergie qui permettrait l’évolution des normes collectives. On sait que pour J. Dewey (Dewey,1927) et sa filiation pragmatiste, ce sont les problèmes, les controverses, qui créent les publics (Brugidou 2008). L’émergence et la diffusion de normes relèveraient donc aussi de la conscience discursive dans le sens où les justifications d’un nouvel ordre, de ce qui désormais constitue la « normalité », doivent être partagées par des publics larges.
Cette communication se propose, à partir d’une enquête par sondage en PACA menée en 2009 (1) de mettre en évidence l’existence de différents types de publics (en grande partie exclusifs) concernés par les débats sur l’énergie (40% de la population de PACA) : un de ces publics s’intéresse à un enjeu global – le changement climatique -, un autre s’avère concerné par une définition plus nationale des problèmes énergétiques - indépendance énergétique/raréfaction des ressources -, un dernier s’inquiète des problèmes d’alimentation électrique en PACA et fait de l’énergie un enjeu local.
L’étude montre que le public concerné par le changement climatique et le public concerné par les problèmes d’alimentation électrique en PACA, s’avèrent notablement plus sensibilisés que le reste de la population aux problématiques des économies d’énergie et déclarent davantage de comportements économes (gestes et/ou investissements MDE).
L’étude montre enfin que le principal déterminant expliquant l’engagement dans les économies d’énergie est classiquement le revenu. Toutefois, la « dimension citoyenne », i.e. le fait d’appartenir à l’un ou l’autre des publics (être concernés par le changement climatique ou par l’alimentation électrique en PACA) et de considérer les questions d’énergie comme un problème collectif, constitue la seule autre variable permettant d’expliquer cet engagement indépendamment du niveau de revenu.
1 L’institut Louis Harris a mené une enquête en région PACA sur la perception de la politique énergétique et de la qualité de l’approvisionnement électrique auprès de 2000 personnes pour le copte d’EDF R&D. Les entretiens se sont déroulés par téléphone, avec une durée de 30 minutes. Le sondage est un sondage aléatoire stratifié en trois zones : Paca Est (Var et Alpes Maritimes), Paca Ouest (Bouches du Rhône et Vaucluse) Paca Nord (Alpes de Haute Provence et Hautes Alpes)
Jeudi 26 Janvier 2012 à 11h00 - Lieu : Salle des séminaires de l'Im2np, campus de Saint Jérôme, aile 1, niveau 6 service 161
Séminaire de Gérald Dujardin, Institut des Sciences Moléculaires d’Orsay
Phénomènes quantiques à l’échelle atomique par microscopie à effet tunnel
Le microscope à effet tunnel (STM) permet d’étudier avec une précision à l’échelle atomique une grande variété de phénomènes quantiques. Il s’agit, par exemple, des phénomènes d’interférences quantiques et de transport dans le graphène. On peut également explorer la réalisation de dispositifs électroniques avec un seul atome. Les effets tunnel inélastiques permettent, quant à eux, de sonder les propriétés optiques et dynamiques à l’échelle atomique.
Mercredi 18 janvier à 10h30 - Lieu : Amphi MT 3A, Polytech Marseille
Soutenance d'Habilitation à Diriger des Rerches de Wenceslas Rahajandraibe
De la conception de circuits intégrés en technologie CMOS à l'intégration de systèmes hétérogènes.
Mardi 17 janvier 2012 à 10h30 - Lieu : Amphithéâtre Ponte, Campus Saint Jérôme, Marseille
Soutenance de thèse de Docteur de l'Université Aix-Marseille, Spécialité : Micro nanoéléctronique de Vincent Brissonneau
Contrôle de la lumière par éléments de surface désordonnés
La diffusion électromagnétique par des surfaces rugueuses concerne un ensemble très vaste de problèmes actuels en optronique (maîtrise des signatures/cloaking, analyse des signatures laser et infrarouge, imagerie active, localisation de la lumière, imagerie optique haute résolution, modélisation des interactions lumière matière et des signatures optiques, applications photovoltaïques et détecteurs infrarouges, biotechnologie). Les travaux réalisés dans le cadre de la thèse « Contrôle de la lumière par des éléments de surface désordonnés » consistent à réaliser expérimentalement des surfaces rugueuses dont les propriétés statistiques sont contrôlées. Pour cela, un banc expérimental de photofabrication a été développé, utilisant les propriétés statistiques des figures de speckle issues d'un faisceau laser mis en forme spatialement. Les surfaces réalisées présentent ainsi des propriétés statistiques qui n'existent pas à l'état naturel (fonction d'autocorrélation non gaussienne). Au delà de ces surfaces photofabriquées, le travaux de cette thèse s'intéressent également aux propriétés de surfaces de silicium fortement rugueuses caractérisées de « Black Silicon ».
Mots clés : Diffusion, surfaces rugueuses aléatoires, structuration, antireflet, laser
Jeudi 19 Janvier 2012 à 11h00 - Lieu : Salle des séminaires de l'Im2np, campus de Saint Jérôme, aile 1, niveau 6 service 161
Séminaire de Xavier Blase, Institut Néel/MCMF, UJF/CNRS, Grenoble
Spectre de quasiparticules, couplage électron-phonon et excitons à transfert de charge dans les organiques: approches ab initio à N-corps
Dans le cadre d’un projet naissant sur le photovoltaïque organique, nous avons adapté aux systèmes moléculaires des approches ab initio issues des théorie de perturbation à N-corps et utilisées depuis le milieu des années 80 dans la communauté des physiciens du solide pour étudier avec précision les spectres de photoémission et spectres optiques des semiconducteurs étendus. Ces formalismes, dénommés communément GW (G, fonction de Green, W, potentiel écranté) et équations de Bethe-Salpeter, décrivent de façon très naturelle les effets d’écrantage dans les solides mais leur utilisation pour la description de systèmes moléculaires reste très peu étudiée. Nous présenterons dans cet exposé les qualités et défauts de ces approches pour (a) le spectre de photoémission (énergie d’ionisation, bande interdite, etc.) des molécules typiques du photovoltaïque organique (fullerènes, porphyrines, phtalocyanines, etc.) [1] et des bases nucléiques [2], (b) la force du couplage électron-phonon dans les fullerènes [3], et (c) les énergies d’excitation « à transfert de charge » dans des couples donneur/accepteur organiques pour lesquels des données expérimentales en phase gazeuse existent. Ces excitations à transfert de charge, cruciales pour obtenir la dissociation des « excitons liés » dans les cellules photovoltaïques, demeurent en particulier un défi pour les approches « standards » de type théorie de la fonctionnelle de la densité dépendent du temps (TDDFT).
en collaboration avec C. Faber (PhD), C. Attaccalite, V. IOlévano (Institut Néel), Pr. Erich Runge (Ilmenau, Germany), Pr. Michel Côté (Montréal).
Lundi 11 janvier 2012 à 14 heures - Lieu : amphithéâtre Ponte, campus de Saint Jérôme, Marseille
Soutenance de thèse de Docteur de l'Université de Stéphane Biondo
Simulation, réalisation et caractérisation de jonction p+n en SIC-4H, pour la photodétection de rayonnement UV
Le SiC est un matériau semi-conducteur à large bande d'énergie interdite dont les très bonnes caractéristiques électriques et thermiques en font un candidat idéal pour la fabrication de composants dans le domaine de la puissance et des détecteurs de rayonnement. En particulier, la réalisation de détecteurs UV est très attendue dans les domaines suivants : détection d'incendies, imagerie de surface, astronomie, médecine, militaire… Les photodétecteurs à base de semiconducteurs " grand gap " permettent d'obtenir une très bonne sélectivité dans l'UV, sans avoir à utiliser de filtres optiques. Le SiC semble être le matériau le plus prometteur, grâce à sa bonne stabilité chimique, mécanique et thermique, ce qui représente un avantage pour opérer en environnement extrême. Cependant le dopage du SiC nécessite un savoir-faire très particulier (implantation à chaud, recuit à haute température, forte dynamique de chauffe…). Nous nous proposons dans un premier temps de réaliser par implantation (ionique et plasma) des composants tests, permettant d'accéder aux caractéristiques des jonctions. Le cas des jonctions implantées n+p et p+n sera étudié. Après l'optimisation des paramètres technologiques de l'implantation et du recuit associé, la fabrication de détecteurs de rayonnement basés sur la diode Schottky ou la diode PiN a été réalisée, après une étape de simulation des composants sur le logiciel Sentaurus Device (Synopsys). Après leur réalisation, les détecteurs ont été caractérisés au sein de l'équipe OPTO-PV.
Mots clefs : SiC-4H - Photodétecteur - Ultra Violet - Semi-conducteur - Implantations - Recuits thermiques - Simulations - FDTD - Caractérisations
Vendredi 6 Janvier 2012 à 11h00 - Lieu : Salle des séminaires de l'Im2np, campus de Saint Jérôme, aile 1, niveau 6 service 161
Prof. Joris Proost, Université catholique de Louvain (UCL), Louvain-la-Neuve, Belgium, Division of Materials and Process Engineering
Monitoring growing and reacting surfaces
When it comes to understanding and controlling the reactivity of materials, surfaces will always be at the forefront as they are often the critical and rate-limiting location of the chemical or physical reaction of interest. Moreover, a variety of materials processing methods also involve the movement of the outer surface in order to make the material grow or shrink in size, or in order to induce meso- or macroscopic porosity. In this seminar, we will illustrate the use of high resolution in-situ curvature measurements to address such growing and reacting surfaces for a number of applications, both implying gaseous and aqueous environments. The focus will be on inorganic surfaces, involving metallic or metal oxide thin film and multilayer systems of interest in energetic applications. In aqueous media, we have explored for instance the initiation and growth of porous anodic oxides, as well as the porosification of Si. In gaseous environments, we have adressed the hydriding kinetics of nanocrystalline Pd, as well as the intrinsic stresses arising during sputtering of doped ZnO as a transparent and conductive oxide.
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