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Etude de matériaux

Nous disposons de plusieurs techniques de caractérisation et de mesure des propriétés opto-électroniques de matériaux semi-conducteurs (films minces ou matériaux massifs). Ces techniques sont basées sur l’étude de la conductivité à l'obscurité et des photocourants engendrés dans les matériaux étudiés. Material studies

Ces techniques sont présentées brièvement ci-dessous avec les informations que l’on peut en déduire. Toutes ces techniques, sauf la technique FTPS, peuvent se réaliser sous vide et en fonction de la température.

Mesure de conductivité d’obscurité

Conductivité et énergie d’activation

Mesure de photoconductivité (SSPC)

Photoconductivité et produit mobilité x durée de vie des porteurs majoritaires.

Mesure de photocourant modulé (MPC)

Spectroscopie de densité d’états interagissant avec les porteurs majoritaires.

Mesure de photocourant sous interférométrie Laser (SSPG)

Longueur de diffusion ambipolaire et, dans certains cas, produit mobilité x durée de vie des porteurs minoritaires

Spectroscopie de photocourant par transformée de Fourier (FTPS)

Coefficient d’absorption en fonction
de l’énergie des photons (Densité d’états interagissant avec les porteurs minoritaires)

  Ces techniques ont été développées sur des bancs indépendants mais nous travaillons au regroupement de certaines d’entre elles sur un même banc de mesure. C’est ainsi que nous travaillons actuellement au regroupement des techniques de mesure de la conductivité d’obscurité, de SSPC, de MPC et de SSPG dans un même système, afin de réaliser ces techniques dans les mêmes conditions de vide et de température.

Ces travaux se font en partenariat avec d’autres laboratoires ou des industriels dans le cadre de différents projets (Polysil, financé par l’ADEME), ANR (Canasta, Apocalypso) et dans le cadre de notre participation au programme "théorie, caractérisation avancée, modélisation" de l'IPVF (Institut Photovoltaïque Francilien).

La Figure 1 montre l’ensemble des résultats obtenus par ces techniques appliquées à un même échantillon de a-Si :H.

Figure 1. Mesures du courant d’obscurité et du photocourant en régime permanent, des produits mobilité-durée de vie des électrons et des trous (µΤn, µTp) en fonction de la température, de la densité d’états normalisée, au dessus du niveau de Fermi Ef (NC/µ) et du coefficient d’absorption α en fonction de l’énergie des photons sur un même échantillon de a-Si :H. Figure 1. Mesures du courant d’obscurité et du photocourant en régime permanent, des produits mobilité-durée de vie des électrons et des trous (µΤn, µTp) en fonction de la température, de la densité d’états normalisée, au dessus du niveau de Fermi Ef (NC/µ) et du coefficient d’absorption α en fonction de l’énergie des photons sur un même échantillon de a-Si :H.
Figure 1. Mesures du courant d’obscurité et du photocourant en régime permanent, des produits mobilité-durée de vie des électrons et des trous (µΤn, µTp) en fonction de la température, de la densité d’états normalisée, au dessus du niveau de Fermi Ef (NC/µ) et du coefficient d’absorption α en fonction de l’énergie des photons sur un même échantillon de a-Si :H.  
Figure 1. Mesures du courant d’obscurité et du photocourant en régime permanent, des produits mobilité-durée de vie des électrons et des trous (µΤn, µTp) en fonction de la température, de la densité d’états normalisée, au dessus du niveau de Fermi Ef (NC/µ) et du coefficient d’absorption α en fonction de l’énergie des photons sur un même échantillon de a-Si :H.  

Figure 1. Mesures du courant d’obscurité et du photocourant en régime permanent, des produits mobilité-durée de vie des électrons et des trous (µΤn, µTp) en fonction de la température, de la densité d’états normalisée, au dessus du niveau de Fermi Ef (NC/µ) et du coefficient d’absorption α en fonction de l’énergie des photons sur un même échantillon de a-Si :H.

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