Modélisation et Réalisation de Réseaux Sub-Longueur d'Onde :<br />Application au Contrôle de la Réflectivité Large Bande, Large Incidence. - TEL - Thèses en ligne Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2008

Modélisation et Réalisation de Réseaux Sub-Longueur d'Onde :
Application au Contrôle de la Réflectivité Large Bande, Large Incidence.

Résumé

Antireflective surface coatings allow increasing the efficiency of photovoltaic cells, increasing the sensitivity of photodetectors or improving the light extraction from LEDs. Traditionally, antireflective coatings are obtained using thin-film stacks. We have studied an alternative technique based on the micro-structuration of the air/substrate interface. More precisely, we have focused our efforts on the modelization and the fabrication of bi-periodic micro-structured surfaces on silicon and germanium. Such microstructured surface on Si and Ge exhibit efficient antireflection properties in the infrared bands II and III respectively. These structures need a rigorous description of light propagation phenomena. The influence of opto-geometrical parameters is studied using the photonic crystal theory and photonic band diagrams. To fabricate these structures, low cost processing techniques are proposed using wet anisotropic etching of crystalline semiconductors through a mask obtained by photolithography. On silicon, we have experimentally obtained a reflectance lower than 4% on the entire IR II band. A very good agreement between calculated and experimental results enables the validations of previously obtained numerical results.
Les antireflets permettent d'accroître l'efficacité des cellules photovoltaïques, d'augmenter la sensibilité des détecteurs optroniques, et même d'améliorer l'extraction lumineuse des diodes électroluminescentes. Traditionnellement, des empilements de matériaux en couches minces sont utilisés pour les fabriquer. Nous avons étudié une technique alternative qui s'appuie sur la microstructuration de l'interface air-substrat. Il s'agit, plus précisément, de modéliser et de fabriquer des surfaces microstructurées bi-périodiques sur silicium et sur germanium présentant un effet antireflet très efficace dans l'infrarouge en bandes II et III respectivement. Ces structures nécessitent une description rigoureuse des phénomènes de propagation de la lumière. L'influence des paramètres opto-géométriques est examinée sous le point de vue des cristaux photoniques en utilisant les diagrammes de bandes. Pour réaliser ces structures, des techniques à bas coût, basées sur une gravure humide anisotrope du semi-conducteur cristallin à travers un masque obtenu par photolithographie, ont été utilisées. Nous obtenons expérimentalement sur silicium un facteur de réflexion inférieur à 4% sur l'ensemble du spectre IR II. Un très bon accord calcul/mesure permet de valider les résultats numériques obtenus précédemment.
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Dates et versions

tel-00353626 , version 1 (15-01-2009)
tel-00353626 , version 2 (03-03-2009)

Identifiants

  • HAL Id : tel-00353626 , version 2

Citer

Renaud Bouffaron. Modélisation et Réalisation de Réseaux Sub-Longueur d'Onde :
Application au Contrôle de la Réflectivité Large Bande, Large Incidence.. Physique Atomique [physics.atom-ph]. Université Paul Cézanne - Aix-Marseille III, 2008. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-00353626v2⟩
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