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De vastes efforts sont accomplis dans le
monde entier pour mieux comprendre les propriétés
optiques et électriques des nanomatériaux basés
sur le silicium. La plupart des études réalisées
sur le silicium nanostructuré sont dédiées
indépendamment aux premières ou aux secondes
et peu d’entre elles se sont intéressées
à leur influence mutuelle. De plus, ces études
ont été réalisées sur des ensembles
constitués d’un grand nombre d’individu
: les réponses particulières étaient
moyennées sur la distribution statistique de taille
et de forme.
Notre projet vise à étudier par spectroscopie
optique (absorption et photoluminescence) un nombre très
limité de nanocristaux de silicium (Si-ncs) voire un
seul tout en contrôlant leur état de charge.
Pour atteindre cet objectif, deux objectifs seront poursuivis.
D’abord, la fabrication d’un nombre faible et
contrôlé de Si-ncs dans une zone bien définie
sera réalisée grâce à des techniques
de fabrication innovantes. Ensuite, une méthode expérimentale
permettant des mesures électriques et optiques simultanées
sur les nano-objets situés dans cette zone sera développée.
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Les nanostructures adaptées à
notre projet seront fabriquées au CEMES par implantation
ionique à très basse énergie dans une
couche de silice ultramince (<10 nm) suivie d’un
recuit thermique. Les études structurales seront réalisées
en TEM dans le groupe. Le contrôle sur la zone implantée
et sur le nombre de Si-ncs présents à l’intérieur
de cette zone sera obtenu au moyen d’une récente
technique de nanostructuration basées sur des masques
stencils avec des ouvertures de taille micrométrique
ou nanométrique et des formes variables. Chaque fenêtre
sera une cellule contenant un nombre limité de Si-ncs,
nombre qui sera ajusté et contrôlé en
adaptant la dose implantée, la taille de la fenêtre
et les conditions de recuit. L’implantation à
basse énergie à travers des masques stencil
dont les fenêtres ont des dimensions de l’ordre
du micromètre a déjà été
réalisée. Le faible coefficient de diffusion
du silicium dans la silice permettra de contrôler le
nombre de nanoparticules synthétisées grâce
à celui de la taille de l’ouverture. Des prédictions
théoriques montrent que des trous de 50 nm de diamètre
qui pourraient être réalisés par FIB dans
le masque ne contiendront qu’un seul Si-nc.
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| Pour en savoir plus:
Photoluminescence
characterization of few-nanocrystals electronic devices
V. Paillard;A. Arbouet.; M. Carrada; F. Demangeot; G. BenAssayag;
C. Bonafos; A. Claverie; S. Schamm; C. Dumas; J. Grisolia;
M. A. F. Van den Boogaart; J. Brugger; L. Doeswijk.
Journal of Luminescence, Dec. 2006, vol.121,
no.2, pp. 340-3
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