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Dissertations / Theses on the topic 'Silicon atomic ions'
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1
Carette, Thomas. "Isotope effects in atomic spectroscopy of negative ions and neutral atoms: a theoretical contribution." Doctoral thesis, Universite Libre de Bruxelles, 2010. http://hdl.handle.net/2013/ULB-DIPOT:oai:dipot.ulb.ac.be:2013/210024.
Full textAbstract:
Cette thèse est consacrée à l'étude des effets isotopiques dans les atomes neutres et ions négatifs. En particulier, nous ciblons notre recherche sur le calcul ab initio des déplacements isotopiques (DI) sur les électroaffinités des éléments des blocs p des deuxième et troisième périodes (B à F et Al à Cl). Ces derniers sont les systèmes les plus susceptibles d'être l'objet d'études expérimentales de haute précision.
Le premier chapitre se concentre sur une étude didactique du problème atomique et des effets isotopiques. Nous concluons par une description détaillée des motivations de notre thèse.
Le second chapitre présente le modèle Hartree-Fock (HF) et son extension multi-configurationelle (MCHF). Nous y énonçons le théorème de Brillouin et sa généralisation à un ansatz MCHF. Pour ce faire, nous formulons de manière originale le principe d'invariance d'une fonction d'onde CAS (Complete Active Set) par rapport aux rotations d'états d'orbitales. De cette formulation, nous caractérisons la famille des solutions CAS n'interagissant pas avec une fonction d'état de configuration (CSF) particulière et démontrons sa multiplicité. Finalement, nous appliquons notre technique d'analyse à l'étude de modèles concrets et prédisons l'apparition de minima locaux correspondant à chacune de ces solutions GBT. Introduisant le concept de quasi-symétrie de la fonctionnelle d'énergie, nous expliquons l'origine de fortes perturbations du "coeur" atomique dans des modèles particuliers.
Les troisième et quatrième chapitres fournissent les outils méthodologiques de base utilisés dans la deuxième partie de notre thèse qui présente des résultats quantitatifs originaux.
Le cinquième chapitre traite des DI et structures hyperfines des termes les plus bas de S, S-, Cl, Cl-, Si et Si-.
Dans le sixième chapitre, nous rapportons un profond désaccord entre théorie et expérience au sujet de la structure hyperfine de transitions de l'azote dans le infrarouge lointain. Nous montrons que les simulations basées sur nos valeurs de constantes isotopiques sont compatibles avec les spectres enregistrés moyennant une réassignation des raies faibles à des signaux de "cross-overs". Sur cette base, nous déduisons un nouvel ensemble de constantes hyperfines pour les états considérés, en bon accord avec nos valeurs théoriques, en nous basant uniquement sur les données expérimentales.
Le septième chapitre est une étude globale des configurations de plus basse énergie du C et C- (i.e. tous les états liés de ce dernier). Par une étude détaillée de nos incertitudes, nous obtenons des estimations très fiables et de grande précision pour un ensemble de propriétés. En particulier, nous présentons les valeurs de structure fine et hyperfine du C-, ainsi que les probabilités de transitions intra-configurationelles fournissant une base solide pour l'étude spectroscopique de ce système.
Dans le huitième chapitre, nous étudions la périodicité du déplacement spécifique de masse sur l'électroaffinité dans le Tableau Périodique des Eléments. Nous avançons les contributions dominantes qui interviennent dans cette grandeur et analysons les principales limitations des techniques de calcul actuelles dans ce contexte.
Nous présentons nos conclusions générales et les perspectives de notre travail dans le neuvième chapitre.
Doctorat en Sciences
info:eu-repo/semantics/nonPublished
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Pastol, Yvon. "Etude de la cristallisation en phase solide de couches minces de silicium implantees." Paris 7, 1987. http://www.theses.fr/1987PA077142.
Full textAbstract:
Etude des effets de dopage par implantation de bore et de phosphore. Etude du role des defauts d'irradiation dans des couches implantees au silicium. Les couches implantees et non implantees sont cristallisees en phase solide par recuit thermique a basse temperature. Etude de la taille des grains, de la texture, de la morphologie de surface et de la conductivite electriques des couches en fonction de la concentration d'ions implantes
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Taoufik, Ahmed. "Interaction d'ions de gaz rares de faible energie avec des surfaces cristallines de silicium : implantation et degats d'irradiation." Université Louis Pasteur (Strasbourg) (1971-2008), 1986. http://www.theses.fr/1986STR13064.
Full textAbstract:
Etude par spectrometrie auger et spectrometrie de desorption thermique. Influence de la dose et de l'energie des ions, de la temperature d'irradiation, de la matiere du gaz et de la face cristalline. Les resultats suggerent une forte interaction entre le gaz et les degats. Proposition d'une etape determinante commune a la desorption et a la recristallisation
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Lee, Michael V. "Development of chemomechanical functionalization and nanografting on silicon surfaces /." Diss., CLICK HERE for online access, 2007. http://contentdm.lib.byu.edu/ETD/image/etd2023.pdf.
Full text
5
Bowyer, Mark David James. "Simulation of ion transplantation in amorphous targets using moments solutions of transport equations with emphasis on silicon technology." Thesis, University of Kent, 1993. http://ethos.bl.uk/OrderDetails.do?uin=uk.bl.ethos.357097.
Full text
6
Fauré, Joël. "Etude de surfaces monocristallines de silicium par reflexion d'electrons : degradation par implantation d'ions argon, reorganisation par recuit." Toulouse 3, 1987. http://www.theses.fr/1987TOU30108.
Full textAbstract:
Etude de la degradation de la surface plane si(111) par implantation d'ions ar**(+) a temperature ambiante. Lorsque la dose d'ions implantes augmente, l'intensite des taches du diagramme de diffraction diminue progressivement et les marches atomiques, observees en microscopie electronique par reflexion, disparaissent. Lorsque l'energie incidente des ions ar**(+) augmente, la vitesse de degradation de la surface diminue. Apres disparition complete des marches atomiques, un recuit thermique "in situ" de quelques minutes a 575**(o)c permet de retrouver la topographie de la surface initiale. Le recuit provoque la desorption complete de l'argon implante et de retour en sites des atomes de la surface
7
Treussart, François. "Etude expérimentale de l'effet laser dans des microsphères de silice dopées avec des ions neodyme." Phd thesis, Université Pierre et Marie Curie - Paris VI, 1997. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00011781.
Full textAbstract:
Ce travail de thèse porte sur la mise en évidence de l'effet laser dans des microrésonateurs optiques de très haute surtension, basés sur les modes de galerie de microsphères de silice d'un diamètre de 50 à 100 μm. Ces modes résonnants correspondent à une propagation guidée par réflexion totale interne. La lumière est ainsi confinée dans un anneau équatorial dont les dimensions transversales sont de l'ordre de la longueur d'onde, ce qui donne lieu à une forte exaltation du champ lumineux. Les pertes de ces modes guidés sont extrêmement faibles. Ils offrent donc la combinaison remarquable d'une très forte localisation du champ dans un tout petit volume et de très longs temps de vie pour les photons. Ces propriétés en font des résonateurs de choix tant pour obtenir des effets d'Optique non-linéaire à très bas seuil que pour des expériences d'Électrodynamique Quantique en cavité. Ce mémoire présente d'abord les propriétés de ces résonances et leur observation expérimentale par spectroscopie laser. Le dédoublement de ces résonances par rétrodiffusion interne est ensuite décrit et interprété par un modèle d'oscillateurs couplés, en bon accord avec les expériences. La réalisation d'un microlaser avec des microbilles dopées au néodyme est ensuite présentée. Les très bas seuils observés (200 nW) correspondent bien aux prédictions théoriques obtenues par un modèle semi-classique approprié. Pour renforcer les effets de cavité, ces expériences ont été poursuivies en immergeant les microsphères dans l'hélium superfluide. Le montage cryogénique mis au point nous permet de conserver des surtensions à 2 K de 10^9 et l'émission laser a pu être observée, ouvrant la voie à la recherche d'un fonctionnement laser avec seulement quelques ions couplés à quelques photons.
8
Mosnier, Jean-Paul. "Spectre d'émission X d'ions silicium par la méthode "faisceau-feuille"." Paris 6, 1986. http://www.theses.fr/1986PA066025.
Full textAbstract:
Analyse du spectre de rayons X émis après la traversée d'une feuille de C par un faisceau d'ions de Si de 44mev. Identification des raies satellites observées à partir de résultats théoriques par la méthode de Dirac-fock multiconfigurationnelle; mise en évidence de plusieurs configurations ayant un électron m. Par analyse des spectres à partir des valeurs calculées des rapports de branchement, confirmation d'un processus de population statistique des états excités initiaux associés à une même configuration électronique. Effet de la réponse du gaz d'électrons libres de la cible sur l'énergie de la raie de résonnance.
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Lotharukpong, Chalothorn. "Defect characterisation in multi-crystalline silicon." Thesis, University of Oxford, 2015. http://ora.ox.ac.uk/objects/uuid:a803fada-2296-41c3-9d96-864c186957a2.
Full textAbstract:
Electron beam induced current (EBIC) and atom probe tomography (APT) were used in this study to determine electrical activities and impurity compositions at extended defects in multicrystalline silicon (mc-Si) samples. The results provide, for the first time, information regarding the chemical species present at defects whose electrical activity has previously been measured. A new APT specimen fabrication process was developed with the ability to select a specific defect for APT analysis. Development of the APT specimen fabrication process proceeded by first selecting and optimising the preferential etching for nano-scale defect delineation. Three etchants were evaluated, namely Secco, Sirtl and Dash, from which the Secco etch was selected. Three parameters were optimised to produce etch pits with geometries that meet the requirements imposed by APT specimen fabrication methods. The optimum parameters were 0.05M potassium dichromate concentration, 20°C etch temperature, and 30sec etch time. In the second stage, marking techniques were developed in order for the defects to be located throughout the APT specimen fabrication process. However, it became apparent that the conventional APT specimen fabrication method could not be used to fabricate APT specimens containing selected defects in a mc-Si sample. This led to the development of a novel APT specimen fabrication approach which allowed APT specimens to be fabricated, reproducibly, containing grain boundaries and isolated dislocations. In order to evaluate accurately iron contamination in mc-Si, four atom probe parameters were optimised to maximise detection sensitivity: the evaporation rate, the laser beam energy, the pulse repetition rate and the specimen temperature. The optimisation process can be divided in to two parts. In the first part, a matrix of pre-sharpened single-crystal silicon specimens was subjected to a variety of experimental parameters. The optimised parameters were determined to be 0.3% evaporation rate, 0.5nJ beam energy, 160kHz repetition rate and 55K specimen temperature. The second part was to determine the iron detection efficiency –the percentage of detected Fe ions that can be correctly identified as Fe– and sensitivity using these parameters to analyse a specially prepared iron calibration specimen. The values were determined to be a detection efficiency of about 35% and sensitivity of 54ppm or 2.70x1018 atom/cm3. The APT specimen fabrication process and the optimised APT analysis parameters were used to analyse four extended defects in mc-Si samples subjected to three different processing conditions, namely gold-contaminated, as-grown and phosphorus diffusion gettering (PDG). The important aspects of the analysis are listed below: • Gold was not detected at the grain boundary and its associated dislocations in the gold-contaminated specimen. The binding enthalpy of gold to such defects is thus less than 0.63eV. • Iron was not detected in any specimen. • Copper was observed at the grain boundary in the as-grown specimen in the form of individual atoms as well as clusters with diameters ranging between 4nm and 9nm. The electrical activity of the grain boundary was about 58%. • Nickel and carbon were detected at the grain boundary in the post-PDG specimen with the former having platelet structures with diameters and thicknesses ranging between 4nm-7nm and 2nm-4nm, respectively. The recombination strength of the defect was about 22%. • Two nickel clusters were found at the isolated dislocation in the post-PDG specimen. The clusters were spherical with an average diameter of 10nm. The distance between the two clusters was 35nm. The recombination strength of the defect was about 4%.
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Ivassechen, Janaíne do Rocio. "Sílica mesoporosa como suporte sólido para o ancoramento da molécula 4-amino-3-hidrazino-5-mercapto-1,2,4-triazole e aplicação na adsorção de Cu(II), Cd(II), Ni(II), Pb(II) e Co(II) em amostras aquosas /." Araraquara, 2016. http://hdl.handle.net/11449/134329.
Full textAbstract:
Orientador: Gustavo Rocha de CastroBanca: Arnaldo Alves Cardoso
Banca: Maria Olimpia de Oliveira Rezende
Resumo: A determinação direta de metais presentes em baixas concentrações em amostras de águas naturais é geralmente dificultada devido à presença de espécies interferentes. Os metais que foram estudados, Cu (II), Pb(II), Co (II), Ni (II) e Cd (II) são de interesse ambiental em razão de seu uso intensivo, distribuição e por serem absolutamente não - degradáveis podem acumular - se em matrizes ambie ntais manifestando toxicidade. Ne ste projeto desenvolveu - se a sílica como suporte sólido para o ancoramento da molécula 4 - amino - 3 - hidrazino - 5 - mercapto - 1,2,4 - triazole e sua aplicação na adsorção/remoção de íons em solução aquosa. O material foi caracterizado por espectroscopia na r egião do infravermelho (FTIR), o qual apresentou bandas em 1690 - 1649 e 790 cm - 1, característica de ligações N - H de aminas primárias do ligante. A ressonância magnética nuclear de 13 C e 29 Si (RMN) comprovam o ancoramento do ligante. As medidas d e área de superfície específica pelo método de BET e diâmetro de poro resultaram em uma área de 795,51 ± 1,14 m2 g - 1 e poros numa gama de 1,1 a 7,1 nm. A Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV) mostrou que o material tem formato esférico com tamanhos aproximadamente de 10 μm e a Análise por Energia Dispersiva de R aios X (EDX) mostro u uma distribuição homogênea do sililante por toda a superfície do material. Com isso, confirm ou - se a ocorrência da reação de modificação. O material foi aplicado em estudos de adsorção para determinação da sua capacidade máxima, bem como estudos da influê ncia do pH e estudos cinéticos no processo de equilíbrio Os experimentos foram realizados pelo método de batelada. O primeiro teste foi o pH PZC, que indica a melhor faixa de pH (5 - 9) para a adsorção. Os estudos de adsorção dos metais em solução apresentara m o melhor resultado quando o pH era igual a 6, o equilíbrio...
Abstract: The direct determination of metals present at trace levels in natural water samples is generally difficult due to the presence of interfering species. Metals that were studied, Cu(II), Pb(II), Co(II), Ni(II) and Cd(II) are of environmental interest because of its intensive use, distribution, and as a consequence of its non - degradability can be accumulated in environmental matrices manifesting toxicity. In this project was developed a mesoporous silica as solid support for the anchoring of 4 - amino - 3 - hydrazin o - 5 - mercapto - 1,2,4 - triazole molecule to be applied in the adsorption/removal of metals from aqueous solution. The material was characterized by infrared spectroscopy (FTIR), which showed bands at 1649 and 1690 - 790 cm - 1, characteristic of NH bonds of prima ry amines, existing in molecule ligand. The nuclear magnetic resonance 13 C and 29 Si (NMR) confirm the anchoring of the ligand. Measurements of specific surface area by the BET method and pore diam eter resulted in an area of 795.51 ± 1. 14 m 2 g - 1 and pores i n a range from 1.1 to 7.1 nm. Scanning Electron Microscopy (SEM) showed that the material has spherical shape with sizes of approximately 10 μ m and the analysis by Energy Dispersive X - ray (EDX) showed a homogeneous distribution of silylant over material su rface. Thus, it was confirmed the occurrence of the modification reaction. The material was applied in adsorption studies to determine its maximum adsorption capacity, as well as studies of the influence of pH and kinetic studies on the balance process. Th e experiments were performed by the batch method. The first test was the pH PZC which indicates the best pH range (5 - 9) for the adsorption. Adsorption studies showed the best results when pH was near 6 and the adsorption equilibrium was attained after 50 mi nutes of stirring time. For all species investigated the adsorption process is better described...
Mestre
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Lee, Michael Vernon. "Development of Chemomechanical Functionalization and Nanografting on Silicon Surfaces." BYU ScholarsArchive, 2007. https://scholarsarchive.byu.edu/etd/1435.
Full textAbstract:
Progress in chemomechanical functionalization was made by investigating the binding of molecules and surface coverage on the silicon surface, demonstrating functionalization of silicon with gases by chemomechanical means, analyzing atomic force microscopy probe tip wear in atomic force microscopy (AFM) chemomechanical nanografting, combining chemomechanical functionalization and nanografting to pattern silicon with an atomic force microscope, and extending chemomechanical nanografting to silicon dioxide. Molecular mechanics of alkenes and alkynes bound to Si(001)-2x1 as a model of chemomechanically functionalized surfaces indicated that complete coverage is energetically favorable and becomes more favorable for longer chain species. Scribing a silicon surface in the presence of ethylene and acetylene demonstrated chemomechanical functionalization with gaseous reagents, which simplifies sample cleanup and adds a range of reagents to those possible for chemomechanical functionalization. Thermal desorption spectroscopy was performed on chemomechanically functionalized samples and demonstrated the similarity in binding of molecules to the scribed silicon surface and to the common Si(001)-2x1 and Si(111)-7x7 surfaces. The wearing of atomic force microscope probe tips during chemomechanical functionalization was investigated by correlating change over time and force with widths of created lines to illustrate the detrimental effect of tip wear on mechanically-driven nanopatterning methods. In order to have a starting surface more stable than hydrogen-terminated silicon, silicon reacted with 1-octene was used as a starting surface for AFM chemomechanical functionalization, producing chemomechanical nanografting. Chemomechanical nanografting was then demonstrated on silicon dioxide using silane molecules; the initial passivating layer reduced the tip friction on the surface to allow only partial nanografting of the silane molecules. These studies broadened the scope and understanding of chemomechanical functionalization and nanografting.
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Salgado, Tania Denise Miskinis. "Estudo experimental de filmes ultrafinos de oxinitretos de silício por substituição isotópica e perfilometria com resolução subnanométrica." reponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFRGS, 1999. http://hdl.handle.net/10183/9007.
Full textAbstract:
Traçagem isotópica foi usada para investigar o transporte atômico durante o crescimento térmico de filmes de oxinitreto de silício em lâminas de silício previamente implantadas com íons de nitrogênio a energias muito baixas, na faixa de 1/30 até 1 monocamada, e durante a etapa final de fabricação de filmes ultrafinos de óxido/nitreto/óxido sobre silício. Íons 15N+ a 20 eV foram implantados em substratos previamente limpos de Si (001) e oxidações térmicas foram realizadas em 18O2 seco. Deposição de nitrogênio foi também realizada sobre uma fina camada de 29Si, obtida por implantação a energia muito baixa em silício natural. As quantidades de nitrogênio e de oxigênio nos filmes foram determinadas por Análise por Reação Nuclear e os perfis de concentração de 15N, 18O e 29Si foram determinados com resolução sub-nanométrica por Perfilometria em Profundidade por Reações Nucleares com Ressonâncias Estreitas. Uma redução progressiva da taxa de oxidação com o aumento da densidade superficial de nitrogênio implantado foi observada. A traçagem isotópica mostrou os detalhes da redistribuição do nitrogênio, revelando que, durante o crescimento do filme, nitrogênio e oxigênio são responsáveis pelo transporte atômico, enquanto o silício permanece imóvel. Foi observado um novo mecanismo de crescimento do filme, não ativo no crescimento térmico de filmes de óxido de silício puro. As mesmas técnicas de análise foram usadas para estudar uma estrutura inicialmente “empilhada” Si/Si16O2/Si3 15N4, a qual foi oxidada termicamente em 18O2 seco, de modo a se investigar a influência do tempo e da temperatura de tratamento sobre as distribuições de 16O, 18O e 15N. Foi verificado que o tratamento térmico induziu transporte atômico e que a estrutura final não era “empilhada”, mas, sim, um filme ultrafino de oxinitreto de silício, de composição variável, que apresenta concentrações moderadas de nitrogênio nas regiões próximas à superfície e à interface e concentração de nitrogênio mais elevada no volume do filme.Isotopic tracing was used to investigate atomic transport during the thermal growth of silicon oxynitride films on silicon wafers implanted with very low energy nitrogen ions in the 1/30 to 1 monolayer range and during the final fabrication step of ultrathin silicon oxide/nitride/oxide films. 15N+ ions at 20 eV were implanted into previously cleaned Si (001) substrates and thermal oxidations were performed in dry 18O2. Nitrogen deposition was also performed on a thin 29Si layer obtained by low energy ion implantation on natural Si. The amounts of nitrogen and oxygen in the films were determined by Nuclear Reaction Analysis and the 15N, 18O, and 29Si concentration profiles were determined with sub-nanometric resolution by Narrow Nuclear Resonance Depth Profiling. A progressive reduction of oxidation rate with increasing areal density of implanted nitrogen was observed. Isotopic tracing showed the details of nitrogen redistribution in the films, revealing that only nitrogen and oxygen are mobile during growth, while silicon remains immobile. A new mechanism of film growth, not active in the thermal growth of pure silicon oxide films, was observed. The same techniques of analysis were used to study an initially stacked Si/Si16O2/Si3 15N4 structure which was thermally oxidized in dry 18O2, in order to investigate the influence of time and temperature of treatment on the profiles of 16O, 18O, and 15N. It was shown that thermal treatment promoted atomic transport and that the final structure is not a stacked one, but rather a silicon oxynitride ultrathin film with variable composition, presenting moderate concentrations of nitrogen in the near-surface and near-interface regions, and a higher nitrogen concentration in the bulk.
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Diallo, Lindor. "Etude à l'échelle atomique de l'implantation du fer dans le carbure de silicium (SiC) : Elaboration d'un semiconducteur magnétique dilué à température ambiante." Thesis, Normandie, 2019. http://www.theses.fr/2019NORMR053.
Full textAbstract:
Ce travail de thèse porte sur l’étude du carbure de silicium, dopé avec du fer dans le but de réaliser un semi-conducteur magnétique dilué à température ambiante pour des applications à la spintronique. Le dopage en fer a été réalisé par implantation ionique de type multi-énergie (30 - 160 keV) à différentes fluences, conduisant à une concentration atomique constante de 2 % de 20 à 100 nm. Il a été suivi d’un recuit à haute température dans le but d’homogénéiser la concentration en dopants. Les implantations se sont déroulées à une température de 550 °C. L’optimisation des propriétés magnétiques et électroniques du SiC–Fe, de même que la compréhension des mécanismes physiques à l’origine du magnétisme induit, ont nécessité une caractérisation poussée de la microstructure des matériaux implantés. Les objectifs de ce travail ont été d’une part, de réaliser une étude à l’échelle atomique de la nanostructure en fonction des conditions d’implantations (température, fluence) et des traitements thermiques post-implantation, et d’autre part, de déterminer les propriétés magnétiques des matériaux implantés. Dans ce travail, nous avons montré par Sonde Atomique Tomographique, la présence de nanoparticules dont la taille moyenne augmente avec la température de recuit. La cartographie chimique des nanoparticules a permis de révéler l’existence de phases riches en Fe pour les échantillons recuits. L’étude magnétique (spectrométrie Mössbauer et Squid) a montré que la contribution ferromagnétique est due principalement aux nanoparticules magnétiques et/ ou aux atomes de fer magnétiques dilués dans la matrice. La corrélation entre les propriétés structurale et magnétique a permis de montrer que les atomes de fer dilués dans la matrice et substitués sur sites de silicium contribuent au signal ferromagnétique en dessous de 300 K. Nous avons donc montré dans ce travail, que la taille et la nature des phases présentes dans les nanoparticules dépendent des conditions d’implantation et des températures de recuit et qu’il est nécessaire de recuire les échantillons à haute température pour faire apparaître un ordre ferromagnétiqueThis PhD thesis focuses on the study of SiC, doped with Fe in order to elaborate a diluted magnetic semiconductor at room temperature for spintronic applications. The iron doping was carried out by ion implantation of multi-energy type (30-160 keV) at different fluences, leading to a 2% constant atomic concentration between 20 to 100 nm, followed by a high temperature annealing in the goal of homogenizing the dopant concentration. The implantation temperature during this process is 550 °C, in order to avoid amorphization. The optimization of the magnetic and electronic properties of SiC-Fe, as well as the understanding of the physical mechanisms at the origin of induced magnetism, require a thorough characterization of the microstructure of the implanted materials. The objectives of this work are, on the one hand, to carry out an atomic scale study of the nanostructure according to the implantation conditions (temperature, fluence) and the post-implantation annealing and the other hand, to characterize the magnetic properties of implanted materials. In this work, we have shown by atom probe tomographic, the existence of nanoparticles whose the average size increases with the annealing temperature. The chemical mapping of the nanoparticles shows the presence of the Fe-rich phases for the annealed samples. Magnetic study (Mössbauer spectrometry and Squid) shows the ferromagnetic contribution is due to the magnetic nanoparticles and/or the diluted Fe atoms in the matrix. The correlation between structural and magnetic properties allowed showing that diluted Fe atoms and substitute to Si sites contribute to the ferromagnetic contribution below 300 K. In coupling many characterization techniques in order to give a detailed description of the different studied samples, we have shown that the size and nature of the phase present in the nanoparticles depend on the implantation conditions and the annealing temperatures and consequently it is necessary to anneal our samples at high temperature to reveal ferromagnetic order
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Hübner, René. "Dünne tantalbasierte Diffusionsbarrieren für die Kupfer-Leitbahntechnologie: Thermische Stabilität, Ausfallmechanismen und Einfluss auf die Mikrostruktur des Metallisierungsmaterials." Doctoral thesis, Saechsische Landesbibliothek- Staats- und Universitaetsbibliothek Dresden, 2004. http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:swb:14-1102329038515-23539.
Full textAbstract:
Aufgrund der höheren elektrischen Leitfähigkeit und des größeren Widerstandes gegen Elektromigration im Vergleich zum Aluminium wird seit einigen Jahren Kupfer als Leitbahnmaterial in der Mikroelektronik eingesetzt. Da Kupfer jedoch eine hohe Beweglichkeit in den für die Halbleitertechnologie relevanten Werkstoffen aufweist, sind zur Verhinderung einer Diffusion effektive Barrieren notwendig. Dabei muss die u. a. geforderte hohe thermische Stabilität der Barrierematerialien auch im Zuge der fortschreitenden Miniaturisierung der mikroelektronischen Bauelemente und damit der Reduzierung der Barriereschichtdicken sichergestellt sein. Im Rahmen der Arbeit wurden mittels Magnetron-Sputtern neben Ta- und TaN-Einfachschichten sowie Ta-TaN-Mehrfachschichten auch Ta-Si-N-Einfachschichten jeweils mit und ohne Cu-Metallisierung sowohl auf blanke als auch auf thermisch oxidierte Si-Scheiben abgeschieden. Die Dicken der Barriereeinzelschichten und die der Cu-Schichten betrugen 10 nm bzw. 50 nm. Die Beurteilung der Barrierestabilität sowie die Charakterisierung der Ausfallmechanismen erfolgten nach Wärmebehandlungen durch den kombinierten Einsatz von Röntgenstreumethoden, spektroskopischen sowie mikroskopischen Analyseverfahren. In Abhängigkeit von ihrer Zusammensetzung und damit von der Mikrostruktur im Ausgangszustand finden für die zwischen Kupfer und SiO2 abgeschiedenen Diffusionsbarrieren unterschiedliche Prozesse während thermischer Belastungen statt. Bei den mehrstufigen Ta-TaN-Barrieren setzt bereits bei T = 300 °C eine Umverteilung von Stickstoff ein, die bei T = 500 °C in der Bildung von Ta2N-Kristalliten resultiert. Im Fall der Ta-Si-N-Barrieren führt die vorhandene Cu-Metallisierung zu einer an der Cu/Barriere-Grenzfläche beginnenden Kristallisation. Dabei hängen sowohl deren Einsatzzeitpunkt während einer bei konstanter Temperatur durchgeführten Wärmebehandlung als auch das entstehende Kristallisationsprodukt von der Barrierezusammensetzung ab. Im Zuge der Kristallisation erfolgt die vollständige Zerstörung der ursprünglichen Schichtintegrität, so dass Kupfer in unmittelbaren Kontakt zum SiO2-Substrat gelangt. Der sensitive Nachweis einer Cu-Diffusion durch die Barriere erfolgte einerseits durch die Charakterisierung von Cu/Barriere/SiO2/Si-Systemen mit Hilfe spurenanalytischer Methoden und andererseits durch die Untersuchung von Proben mit geändertem Aufbau. Durch Abscheidung der Barrieren zwischen Kupfer und Silizium ist mittels Röntgenbeugung die nach Diffusion von Cu-Atomen ins Substrat einsetzende Bildung von Cu3Si detektierbar. Mit den kritischen Temperaturen für die Bildung dieses Kupfersilizids erfolgte die vergleichende Bewertung der thermischen Stabilitäten der Barrieren. Werden die dünnen Ta-basierten Schichten zusätzlich bezüglich ihres spezifischen elektrischen Widerstandes beurteilt, so stellt sich eine Ta56Si19N25-Diffusionsbarriere als am geeignetsten für den Einsatz in Cu-Metallisierungssystemen heraus. Die mikrostrukturellen Untersuchungen gestatten Aussagen zu den Versagensmechanismen der einzelnen Barrieren. Für die Ta-TaN-Mehrfachschichten wird durch die einsetzende Stickstoffumverteilung und die sich anschließende Ta2N-Bildung bereits frühzeitig die stabile Mikrostruktur der TaN-Schicht zerstört. Während für Ta-Si-N-Schichten mit einem N-Gehalt von bis zu 25 at.% eine Cu-Diffusion ins Substrat erst nach vorzeitiger Barrierekristallisation beobachtet wird, erfolgt sie im Fall der stickstoffreichen Ta-Si-N-Barrieren in einem Zustand, für den mittels Röntgenbeugung eine Kristallisation noch nicht nachweisbar ist. Die Untersuchung der Abhängigkeit der sich während des Cu-Schichtwachstums bzw. einer nachträglichen Wärmebehandlung ausbildenden Cu-Texturkomponenten von der chemischen Zusammensetzung der Unterlage erfolgte mittels röntgenographischer Texturanalyse. Zur Diskussion der beobachteten Vorzugsorientierungen wurde das Modell des zweidimensionalen Kornwachstums in dünnen Schichten herangezogen.
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Diallo, Mamadou Lamine. "Apport de la sonde atomique tomographique dans l'étude structurale et magnétique du semi-conducteur magnétique 6H-SiC implanté avec du fer : vers un semi-conducteur magnétique à température ambiante." Thesis, Normandie, 2017. http://www.theses.fr/2017NORMR051/document.
Full textAbstract:
Dans la réalisation de nouveaux composants innovants de la spintronique, de grands espoirs sont placés sur les semi-conducteurs magnétiques dilués (DMS). L’enjeu technologique est de développer des matériaux ayant à la fois des propriétés semi-conductrices et ferromagnétiques. Le but de ce travail est de réaliser une étude nanostructurale et magnétique détaillée du système Fe :SiC candidat prometteur pour devenir un semi-conducteur magnétique dilué à température ambiante. Cependant les propriétés magnétiques du matériau (6H-SiC) implanté avec des métaux de transitions (MT) dépendent fortement de sa microstructure (concentration et nature du dopant, précipitation du dopant…). Afin d’appréhender l’ensemble des propriétés nanostructurales et magnétiques, nous avons étudié le système Fe :SiC à l’échelle de l’atome en utilisant la sonde atomique tomographique (SAT) couplée à la spectrométrie Mössbauer 57Fe. Des monocristaux 6H-SiC (0001) de type p et n (~10+18/cm3) ont été multi-implantés en 56Fe et 57Fe à différentes énergies et différentes fluences conduisant à une concentration atomique de (6% et 4%) de 20 à 120 nm de la surface. Dans le cadre de ce travail, nous avons pu suivre l’effet de la nanostructure du système Fe :SiC en fonction de la concentration de fer et des températures d’implantation et de recuit. Nous avons établi de nouveaux résultats : nature et dimension des nanoparticules, évaluation précise du nombre d’atomes de fer dilué dans la matrice SiC. Les différentes contributions ferromagnétiques et paramagnétiques sont identifiées et clairement expliquées grâce au couplage de techniques expérimentales comme la SAT, la spectrométrie Mössbauer, la magnétométrie SQUID (Superconducting Quantum Interference Device). Nous avons réussi à déterminer des conditions optimales pour l’obtention d’un DMS à température ambiante. En effet dans les échantillons implantés 4% Fe à 380°C, plus de 90% des atomes de Fe sont dilués. Ces atomes de Fe dilués contribuent majoritairement aux propriétés ferromagnétiques mesurées par SQUID et par spectrométrie Mössbauer à 300 K. Ces différents résultats expérimentaux mettent en lumière la possibilité de réalisation d’un nouveau (DMS) à température ambianteGreat hopes are placed on diluted magnetic semiconductors (DMS) for new components of spintronics. The challenge is to develop materials with both semiconducting and ferromagnetic properties. The aim of this work is to carry out a detailed nanostructural and magnetic study of the Fe: SiC candidate promising system to become a magnetic semiconductor diluted at room temperature. However, the magnetic properties observed in (6H-SiC) implanted with transition metals (TM) depend strongly on the material microstructure (content and nature of the dopant, precipitation of the dopant, etc.). In order to understand all the nanostructural and magnetic mechanisms, we studied the Fe: SiC system at the atomic scale using atom probe tomography (APT) and Mössbauer spectrometry. p and n single crystalline 6H-SiC near (0001)-oriented samples were submitted to multi-step implantations with 56Fe and 57Fe ions at different energies and fluences leading to an iron concentration (Cat =6 and 4%) at a depth between 20 nm and 120 nm from the sample surface. In this work, we were able to follow the effect of the nanostructure of the Fe: SiC system as a function of the iron concentration and the temperatures of implantations and annealing. We have established new results: nature and size of the nanoparticles, precise evaluation of the number of iron atoms diluted in the SiC matrix. The ferromagnetic and paramagnetic contributions are identified and clearly explained by the coupling of experimental techniques such as APT, Mössbauer spectrometry, SQUID (Superconducting Quantum Interference Device) magnetometry. We were able to put the material in optimal conditions for obtaining a DMS at room temperature. Indeed, the implanted samples (4% Fe) at 380°C more than 90% Fe atoms were distributed homogeneously. These Fe atoms are the main source of the ferromagnetic properties measured by SQUID and Mössbauer spectrometry at 300 K. These experimental results highlight the possibility of obtaining a new (DMS) at room temperature
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Massacrier, Laure. "La physique des (di)muons dans ALICE au LHC : analyse en collisions pp (√s = 7 TeV) et Pb-Pb (√sNN = 2.76 TeV) des résonances de basses masses (ρ, ω, ф) et étude d’un trajectographe en pixels de Silicium dans l’ouverture du spectromètre." Thesis, Lyon 1, 2011. http://www.theses.fr/2011LYO10203/document.
Full textAbstract:
L’expérience ALICE au LHC étudie le plasma de quarks gluons (PQG), état de la matière où quarks et gluons existent à l’état déconfinés. Une des sondes utilisée pour explorer cet état est l’étude de plusieurs résonances (ρ, ω, ф, J/ψ et Ƴ) via leur canal de désintégration dimuonique, à l’aide d’un spectromètre à muons couvrant les pseudo-rapidités -4 < η < -2.5. La première partie de la thèse se focalise sur les mésons vecteurs de basses masses (ρ, ω et ф) . Elle concerne l’analyse des données récoltées en 2010 en collisions pp à √s = 7 TeV et Pb-Pb à √sNN = 2.76 TeV. Les mésons vecteurs de basses masses sont des outils intéressants pour sonder le PQG grâce à leurs faibles durées de vie et leur canal de désintégration dimuonique non affecté par les interactions dans l’état final. Les taux de production et fonctions spectrales de ces mésons sont modifiées par le milieu hadronique chaud et le PQG. En collisions pp, les distributions du ф, du (ρ+ω) en fonction de l’impulsion transverse ainsi que les sections efficaces et sections efficaces différentielles de production des différents mésons ont été extraites. L’analyse en collisions Pb-Pb ainsi que ses perspectives sont également présentées. La seconde partie de la thèse concerne le futur de l’expérience ALICE et les plans d’amélioration des détecteurs pour l’horizon 2017. Une étude de faisabilité pour l’ajout d’un trajectographe en pixels de Silicium (MFT) à l’avant de l’absorbeur hadronique dans l’acceptance du spectromètre à muons est présentée. Les performances et améliorations apportées par le MFT dans différents canaux de physique ont été étudiées en simulationALICE experiment at LHC studies the Quark Gluon Plasma (QGP), a particular state of matter where quarks and gluons are deconfined. A probe to explore this state is the study of several resonances (ρ, ω, ф, J/ψ and Ƴ) through their dimuon decay channel, with a muon spectrometer covering pseudo-rapidity -4 < η < -2.5. In the first part of this thesis, the focus is on light vector mesons (ρ, ω and ф) and their analysis in the 2010 data, in pp collisions at √s = 7 TeV and Pb-Pb collisions at √sNN = 2.76 TeV. Light vector mesons are powerful tools to probe the QGP due to their short lifetime and their dimuon decay channel. Indeed, leptons have negligible final state interactions. Production rates and spectral functions of those mesons are modified by the hot hadronic and QGP medium. In pp collisions, pT distributions, production cross sections and pT-differential cross sections of the different mesons have been extracted. The Pb-Pb analysis and its prospects are also presented. The second part of the thesis concerns ALICE upgrades plans of year 2017. A feasibility study for a Muon Forward Tracker (MFT) in Silicon pixels located upstream of the hadronic absorber, in the spectrometer acceptance, was performed. Performances and improvements brought by the MFT on several physics cases were in simulations
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Dongare, Avinash Mohan. "Atomic scale modeling of surface processes on a focused ion beam patterned silicon substrate /." 2008. http://wwwlib.umi.com/dissertations/fullcit/3288361.
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"Electrical characteristics of Al/Si contacts formed by recoil implantation." Chinese University of Hong Kong, 1987. http://library.cuhk.edu.hk/record=b5885802.
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Weisemöller, Thomas. "X-ray analysis of praseodymia." Doctoral thesis, 2009. https://repositorium.ub.uni-osnabrueck.de/handle/urn:nbn:de:gbv:700-2009111311.
Full textAbstract:
In this thesis, it was shown that thin films of hexagonal praseodymium sesquioxide on Si(111) can be transformed to B-oriented twin free films of cubic praseodymium dioxide with oxygen vacancies by post deposition annealing in 1 atm. oxygen at temperatures from 300°C up to 700°C for 30 minutes. Films annealed at 100°C and 200°C are still purely hexagonal praseodymium sesquioxide after the annealing process. In the transformed films, two stoichiometric phases coexist laterally. The lateral lattice constant of both species is almost identical to the one of the originally deposited hexagonal praseodymium sesquioxide. Therefore, we assume that the lateral lattice constant is pinned throughout the oxidation process.The species are hence strained and show different vertical lattice constants, depending on the amount of oxygen vacancies. In some samples, those vacancies were partly ordered vertically, leading to a unit cell twice as large as expected for stoichiometric praseodymium dioxide.During the annealing process, an amorphous interfacial layer between substrate and oxide was detected. While the existence of this layer was known before, it was possible for the first time to quantify the thickness of the praseodymium rich part of this interface for epitaxially grown films. It was shown that this layer starts to grow significantly only during post deposition annealing at 500°C or more.These and other results for thin films were connected to previously published data for bulk praseodymia. The multi column model mentioned above for laterally coexisting praseodymia species in thin films was backed up by powder data. As a matter of fact, it was shown that this coexistence of several praseodymia species can be expected to be the rule rather than the exception.Strong evidence was found that results interpreted previously as stoichiometric cubic praseodymium sesquioxide contain more oxygen than originally thought...
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Vetter, Ulrich. "Lanthanide Doped Wide Band Gap Semiconductors: Intra-4f Luminescence and Lattice Location Studies." Doctoral thesis, 2003. http://hdl.handle.net/11858/00-1735-0000-0006-B555-B.
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