Cristallisation assistée par un métal du silicium amorphe déposé par différentes techniques

Abstract

Dans ce travail de thèse, nous avons entrepris le dépôt, la cristallisation et l'étude des propriétés structurales et optiques de couches minces de silicium amorphe non hydrogéné (a-Si) et hydrogéné (a-Si : H). Les couches minces de silicium amorphe ont été élaborées on utilisant deux techniques de dépôts, à savoir la pulvérisation cathodique (RF et DC) et le Dépôt chimique en phase vapeur assisté par plasma (Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition PECVD). Au début Une étude de la cristallisation de silicium amorphe (a- Si) a été réalisée en utilisant la variation de la pression partielle d'argon (PAr) au cours de dépôt par pulvérisation cathodique RF. La couche déposée à la pression pareille de 1.5.10-2 mbar a montré un début de cristallisation. Par la suite, nous avons utilisé une technique de cristallisation après dépôt de la couche de silicium amorphe non hydrogéné et hydrogéné qui est la cristallisation induite par l'aluminium (CIA) et qui consiste à recuire une bicouche de a-Si : H/Al/substrat à des températures inférieure à l'eutectique (Teu=577°C) pendant quelques heures. Au début, nous avons varié la température de recuit entre 250°C et 550°C pour cristalliser les structures a-Si (400nm)/Al (400nm)/Corning et a-Si : H / (400nm)/Al (400nm)/Corning). Les résultats ont montré que la couche de silicium amorphe hydrogéné (a-Si : H) recuite à une température de 550°C pondant 4 heures a présenté une meilleure cristallisation. Nous avons étudié par la suite l'influence l'épaisseur de la couche de silicium amorphe qui a été déposée sur Al(300)/Verre (Corning). La cristallisation latéral est favorisée lorsque le rapport entre l'épaisseur de Al et a-Si : H est égal à 1. Les résultats Raman ont montrés une amélioration de la cristallisation de la couche amorphe en augmentant le temps de recuit on utilisant la méthode de la cristallisation induite par l'aluminium. L'épaisseur de la couche d'aluminium qui jeu un rôle très important dans la cristallisation de la couche amorphe a été étudiée. Une meilleure cristallisation s'est produite pour une couche d'aluminium suffisamment épaisse. L'effet d'un pré-recuit d'une couche du métal a été évoqué et les résultats ont montées qu'un recuit avant dépôt de la couche amorphe à la température de 550°C ne favorise pas la cristallisation de la couche amorphe en utilisant la méthode de CIM dans le cas de l'aluminium (Al), par contre dans le cas de l'or (Au), se pré-recuit à une température de 320°C favorise l'augmentation de la taille des grain et conduit à la cristallisation de la couche amorphe. Une couche de silicium amorphe hydrogéné a été déposée sur cellules solaires monocristalline pour l'étude la passivation. Le recuit rapide à une température de 550°C a amélioré la passivation de ces cellules. Une meilleure passivation est obtenue pour un indice de réfraction de 2 après recuit rapide de la cellule aux températures 550°C et 750°C