Etude structurale et optique de l'hyperdopage dans des oxydes de silicium nanostructurés. - TEL - Thèses en ligne
Thèse Année : 2023

Structural and optical study of hyperdoping in nanostructured silicon oxides

Etude structurale et optique de l'hyperdopage dans des oxydes de silicium nanostructurés.

Sonia Guehairia
  • Fonction : Auteur
  • PersonId : 1318660
  • IdRef : 272114081

Résumé

Doping in silica matrices can modify and improve the properties of the materials. These significant improvements are of interest in the development of new materials in the fields of optoelectrics and photonics. However, the optical and electrical properties are directly correlated to the structural properties of these materials. Thus, different parameters such as type of heat treatment, type of dopant or quantity introduced have to be studied. During this thesis, we have shown that the formation of the erbium silicate phase - in the context of erbium doping in a silica matrix - was a promising approach because of its intense luminescence emission, particularly at 1.54 m. Thus, we have shown an influence of the annealing process as well as of the Er concentration on the luminescence properties. This difference is also due to the crystalline structure of the silicate phase. On the other hand, the study of the doping of silicon nanocrystals allowed us to understand the mechanisms of diffusion of phosphorus in these nanocrystals through the study of different elaboration parameters leading to different sizes of nanocrystals and a different quantity of phosphorus introduced. We focused on the localisation of phosphorus after heat treatment and its influence on the structuring of the material. We also show in this work the correlation between nanostructuring and optical properties.
Le dopage dans les matrices de silices permet de modifier et d’améliorer les propriétés des matériaux. Ces améliorations significatives présentent un intérêt dans le développement de nouveaux matériaux dans les domaines de l’optoélectrique et de la photonique. Cependant, les propriétés optiques et électriques sont directement corrélées aux propriétés structurales de ces matériaux. Ainsi, il convient d’étudier les différents paramètres tels que la température et le temps de recuit, le type de dopant ou encore la quantité introduite. Au cours de cette thèse, nous avons montré que la formation de la phase silicate d’erbium – dans le cadre du dopage à l’erbium dans une matrice de silice – était une approche prometteuse en raison de son intense émission de luminescence et particulièrement à 1,54 m. Ainsi, nous avons mis en évidence une influence du procédé de recuit ainsi que de la concentration en Er sur les propriétés de luminescence. Cette différence trouve par ailleurs son origine dans la structuration cristalline de la phase silicate. D’autre part, l’étude du dopage de nanocristaux de silicium nous a permis de comprendre les mécanismes de diffusion du phosphore dans ces derniers à travers l’étude de différents paramètres d’élaboration conduisant à des tailles de nanocristaux et une quantité de phosphore introduite différentes. Nous avons porté notre attention sur la localisation du phosphore après un traitement thermique et son influence sur la structuration du matériau. Nous montrons également lors de ce travail la corrélation entre la nanostructuration et les propriétés optiques.
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Origine Version validée par le jury (STAR)

Dates et versions

tel-04317034 , version 1 (01-12-2023)

Identifiants

  • HAL Id : tel-04317034 , version 1

Citer

Sonia Guehairia. Etude structurale et optique de l'hyperdopage dans des oxydes de silicium nanostructurés.. Science des matériaux [cond-mat.mtrl-sci]. Normandie Université, 2023. Français. ⟨NNT : 2023NORMR029⟩. ⟨tel-04317034⟩
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