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«Des études fondamentales de modifications chimiques et électrochimiques de surfaces à la maîtrise de l’ingénierie de surface» par Isabelle Gerard

Présentée par : Isabelle Gérard Discipline : Chimie, théorique, physique, analytique Laboratoire : ILV

Résumé :
De nombreux phénomènes d’oxydo-réduction, donc de transferts de charge au niveau de l’interface SC/électrolyte, sont à l’origine de modifications de surfaces de semiconducteurs. L’électrochimie contribue alors à la compréhension des phénomènes non recombinants. La photoluminescence, simple de mise en œuvre et peu coûteuse, apporte quant à elle, le complément d’information sur les phénomènes, cette fois-ci, recombinants et donc indirectement sur les modifications énergétiques du SC à l’interface. L’étude des morphologies de gravure sous masques, apportent, quant à eux, des renseignements sur les phénomènes de diffusion au sein des solutions d’attaque. La complémentarité des techniques mises en œuvre : électrochimiques, analyses de traces de métaux (SAA, ICP optique), analyses de surface (XPS, AFM, profilométrie, ellipsométrie), permet d’accéder à de nombreuses informations concernant l’interface semiconducteur/électrolyte.
La difficulté dans le diagnostique et la détection des transformations opérées nécessite le développement et l’association de techniques et de méthodes d’études convergentes. Des exemples variés illustrent cette démarche particulière : électrodépôt de nanoparticules de PbSe, passivation de InP par CdS, photo-oxydation de InP et GaAs, gravure par voix humide de HgCdTe pour la détection IR, ou amincissement chimique de couches de CIGSe pour le développement des nouveaux concepts de cellules solaires ultra-minces (< 0,5µm). La démonstration de la complémentarité de ces techniques d’analyse associée à l’approche multimatériaux apparaît ainsi évidente. L’ensemble des différentes études converge vers un objectif essentiel à savoir la compréhension des mécanismes fondamentaux de dissolution et de passivation. Les projets de recherche présentés, consolident ainsi cette approche à travers des études sur CIGSe, HgCdTe et les semiconducteurs à base d’antimoniures.

Abstract :
Many redox phenomena involving charge transfers at the interface SC / electrolyte are at the origin of surface modifications of semiconductors. Electrochemistry contributes to the understanding of these non-recombinant phenomena. Photoluminescence which is simple to apply and inexpensive, provides information on recombinant phenomena this time, and thus indirectly on the energy changes of the semiconductor interface. Meanwhile, morphology studies of etch under the mask, gives information on diffusion phenomena occurring in the etching solutions. The association of all the techniques: electrochemical techniques, analysis of metal traces (AAS, optical ICP), surface analysis (XPS, AFM, profilometry, ellipsometry), provides access to many information about the semiconductor / electrolyte interface.
The difficulty in the diagnosis and in the detection of surface modifications requires combination of techniques and methods of convergent studies. Various examples illustrate this unusual approach: electrodeposition of PbSe nanoparticles, InP passivation by CdS, photo-oxidation of InP and GaAs, wet etching of HgCdTe for IR detection, or chemical thinning of CIGSe layer for the new concepts of ultra-thin solar cells (<0.5 mm). It is shown that the combination of these analytical techniques associated with multimaterial approach is obvious. All the different studies converge towards a critical objective: the fundamental understanding of dissolution and passivation mechanisms. Research projects consolidate this approach through studies on CIGSe, HgCdTe and semiconductors based antimonide.
Informations complémentaires
Philippe CHRISTOL, Professeur des Universités, à l’Université de Montpellier 2/Institut d’Electronique du Sud (IES) - UMR-CNRS 5214 - Montpellier - Rapporteur
François OZANAM, Directeur de recherche CNRS, à l’Ecole Polytechnique/Laboratoire de physique de la matière condensée - Palaiseau - Rapporteur
Hynd REMITA, Directeur de recherche CNRS, à l’Université de Paris-Sud 11/Laboratoire de Chimie Physique - Orsay - Rapporteur
Elisabeth CHASSAING, Directeur de recherche CNRS, à l’ENSCP - UMR 7174 - Chatou - Examinateur
Arnaud ETCHEBERRY, Directeur de recherche CNRS, à l’Université de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines/Laboratoire ILV - Versailles - Examinateur
Jean-Pierre HERMIER, Professeur des Universités, à l’Université de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines/Laboratoire GEMAC - Versailles - Examinateur
Jean-Luc PELOUARD, Directeur de recherche CNRS, Laboratoire de Photonique et de Nanostructures (LPN) - UPR20 - Marcoussis - Examinateur
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