Elaboration, and structure and luminescence mechanisms study of size-controlled silicon nanocrystals.
Elaboration et étude de la structure et des mécanismes de luminescence de nanocristaux de silicium de taille contrôlée.
Résumé
The mechanisms of light emission of size-controlled silicon nanocrystals (Si-nc) are studied in this work. The Si-nc are confined in a SiO2 matrix. The films structure is characterized by infrared absorption spectroscopy, X-ray diffraction and transmission electron microscopy. The size distribution of the Si-nc is measured, showing that the size is controlled with a narrow dispersion.
The luminescence mechanisms are studied by continuous wave and time-resolved photoluminescence spectroscopy from 4 K to 300 K. Correlated with structure investigations, the results show that the matrix quality and the Si-nc size control the luminescence properties. The recombination mechanisms of the carriers are studied. Finally, the electronic transport in the films is characterised. The electroluminescence is studied and show the role played by the Si-nc on the luminescence.
The luminescence mechanisms are studied by continuous wave and time-resolved photoluminescence spectroscopy from 4 K to 300 K. Correlated with structure investigations, the results show that the matrix quality and the Si-nc size control the luminescence properties. The recombination mechanisms of the carriers are studied. Finally, the electronic transport in the films is characterised. The electroluminescence is studied and show the role played by the Si-nc on the luminescence.
Ce travail porte sur l'étude des mécanismes de luminescence de nanocristaux de silicium (nc-Si) de taille contrôlée. Les matériaux étudiés sont des couches minces de SiO2 contenant des nc-Si confinés. La structure des films est caractérisée par spectroscopie d'absorption infrarouge, diffraction de rayons X et microscopie électronique à transmission. La distribution en taille des nc-Si est mesurée, montrant que la taille est contrôlée avec une faible dispersion.
Les mécanismes de luminescence sont étudiés par spectroscopie de photoluminescence continue et résolue en temps de 4 K à 300 K. Corrélés à l'étude de structure, les résultats de photoluminescence montrent que la qualité de la matrice et la taille des nc-Si contrôlent les propriétés de luminescence des nc-Si. Les mécanismes de recombinaison des porteurs sont étudiés. Enfin, le transport électrique dans les couches est caractérisé. L'électroluminescence est observée et montre le rôle joué par les nc-Si sur la luminescence.
Les mécanismes de luminescence sont étudiés par spectroscopie de photoluminescence continue et résolue en temps de 4 K à 300 K. Corrélés à l'étude de structure, les résultats de photoluminescence montrent que la qualité de la matrice et la taille des nc-Si contrôlent les propriétés de luminescence des nc-Si. Les mécanismes de recombinaison des porteurs sont étudiés. Enfin, le transport électrique dans les couches est caractérisé. L'électroluminescence est observée et montre le rôle joué par les nc-Si sur la luminescence.
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