ETUDE DU DOPAGE DU SILICIUM PAR TRANSMUTATION NEUTRONIQUE DANS DES REACTEURS DE RECHERCHE / Barket, Khadidja

Public ISBD Titre : ETUDE DU DOPAGE DU SILICIUM PAR TRANSMUTATION NEUTRONIQUE DANS DES REACTEURS DE RECHERCHE Type de document : texte imprimé Auteurs : Barket, Khadidja, Auteur ; M. Houas, Directeur de thèse Editeur : Setif:UFA Année de publication : 2018 Importance : 1 vol (48 f .) Format : 29 cm Langues : Français (fre) Langues originales : Français (fre) Catégories : Thèses & Mémoires:Physique Index. décimale : 530 Physique Résumé : Le dopage du Silicium par transmutation neutronique est une technique nucléaire très intéressante pour la fabrication des composants électroniques. Il est réalisé dans un réacteur nucléaire expérimental. Un atome dopant de Phosphore 31P est obtenu par réaction de capture de l'isotope 30Si suivie par désintégration β-. Le dopant diminue la résistivité intrinsèque du semiconducteur en augmentant la densité des porteurs libres à l'intérieur du matériau. Ce travail s'inscrit dans l'étude de la transmutation des échantillons du Silicium naturel au sein de trois réacteurs de recherche : BR2, HANARO et FRM-II à l’aide du code ChainSolver. Les résultats obtenus nous ont permis d’interpréter et d’estimer les pe rformances du dopage dans ces réacteurs. Note de contenu : Dédicaces Remerciements Table des matières …………………………………………………………………………... 1 Introduction ………………………………………………………………………………… .4 Chapitre I : Le semi-conducteur « Silicium » 1.Présentation du Silicium.…………...……………………………………...…….……. 5 1.1.Atome ………………………….……………………………………………….. 5 1.2.Isotopes …………………………………………….…………………………… 6 1.3. Structure diamant ………………………………….…………………………… . 6 1.4. Bandes d’énergie ……………………………….…………………….................. 7 2. Différents types du Silicium ………………………………………................................ 8 2.1. Le Silicium monocristallin ……….…………..………….………………………. 8 2.2. Le Silicium poly-cristallin ……………….…….………….…………………….. 9 2.3. Le Silicium amorphe ……………….…….……………….……………………. 10 3. Propriétés du Silicium ……….……………………..................................................... 11 3.1. Etat naturel ……..………………………….….………………………………… 11 3.2. Propriétés physiques ….……….………………………………........................... 11 a. Largeur de la bande interdite …………………………………………………… 12 b. La conductivité thermique ………………………………………………………. 13 c. La conductivité électrique……………………………………………………….. 13 3.3. Propriétés chimiques.....……………………………………………………….. 14 4.Le Silicium dans la nature ………….……………………………………………….. 14 4.1.Silicium minéral ……………………………………………………………...... 14 4.2. Silicium organique ……………………………………………………………. 14 5. Utilisations et applications ……………………………………………........................ 15 5.1. Les cellules solaires ……….………………………………………………….. 15 Table des matières - 2 - 5. 2. Composants mécaniques …………………………………………….................. 15 5.3.Alliages Aluminium-Silicium.……………………………………………….... 15 5.4. Micro et nanostructure.………………………………………………………… 15 5.5. Composés.………………………………………………………………………16 Chapitre II : Dopage du Silicium par transmutation neutronique 1. Dopage des semi-conducteurs.………………………………………………………..17 1.1.Différents types de dopage ..…………………………………………………….17 a. Dopage de type N.……………………………………………………………….17 b. Dopage de type P ………………………………………………………………..18 1.2. Niveau donneur et niveau accepteur.…….……………………………………...19 2. Techniques de dopage.………………………………………………………………...19 2.1. Dopage par diffusion thermique ...……………………………………………….20 2.2. Dopage par implantation ionique ..………………………………………………20 2.3. Dopage par épitaxie ..….…………………………………………………………21 2.4. Dopage par technique laser ..…………………………………………………….21 2.5. Dopage par transmutation neutronique ...………………………………………..22 3. Technique de dopage du Silicium par transmutation neutronique……………………..22 3.1. Historique ..………………………………………………………………………22 3.2. Principe ..…………………………………………………………………………22 3.3. Limitations ………………....…………………………………………………….23 4. Détermination de la concentration du dopant.…………………………………………24 5. Relation entre la résistivité et la fluence…….………………………………………...24 6. Les avantages et les inconvénients de la technique ..…………………………………..25 Chapitre III : Simulation du dopage du Silicium dans trois réacteurs de recherche 1. Présentation des réacteurs de recherche étudiés……….………………………………26 1.1. Le réacteur « BR2 » ..…………………………………………………………….26 1.2. Le réacteur « HANARO » ..……………………………………………………...28 1.3. Le réacteur « FRM-II » ..………………………………………………………...29 Table des matières - 3 - 2. L’outil de simulation.………………………………………………………………….30 2.1. Présentation du code de calcul ChainSolver ..…………………………………...30 2.2. Equation de Bateman ..………………………………….……………………….30 3. Les méthodes de simulation.…………………………………………………………..31 3.1. La construction de la chaîne de transmutation ..…………………………………31 3.2. Les caractéristiques initiales des échantillons du Si ..……………………………32 3.3. Les conditions d’irradiation…………………………………………………….32 3.4. Les procédures de calculs ..………………………………………………………33 4. Présentation des résultats de simulation.………………………………………………33 5. Détermination des résistivités finales du Si irradié.…………………………………...35 6. La relation entre le temps d’irradiation et la résistivité.……………………………….37 7. Le facteur de dopage du Si.……………………………………………………………39 8. Discussion des résultats.……………………………………………………………….40 Conclusion …………………………………………………………………………………..41 Liste des figures…………………………………………………………………………….42 Liste des tableaux……………………………………………………...…………………...43 Références ...……………………………………………………………………………….. 44 Résumé………………………………...…………………………………………………… Côte titre : MAPH/0242 ETUDE DU DOPAGE DU SILICIUM PAR TRANSMUTATION NEUTRONIQUE DANS DES REACTEURS DE RECHERCHE [texte imprimé] / Barket, Khadidja, Auteur ; M. Houas, Directeur de thèse . - [S.l.] : Setif:UFA, 2018 . - 1 vol (48 f .) ; 29 cm. Langues : Français (fre) Langues originales : Français (fre) Catégories : Thèses & Mémoires:Physique Index. décimale : 530 Physique Résumé : Le dopage du Silicium par transmutation neutronique est une technique nucléaire très intéressante pour la fabrication des composants électroniques. Il est réalisé dans un réacteur nucléaire expérimental. Un atome dopant de Phosphore 31P est obtenu par réaction de capture de l'isotope 30Si suivie par désintégration β-. Le dopant diminue la résistivité intrinsèque du semiconducteur en augmentant la densité des porteurs libres à l'intérieur du matériau. Ce travail s'inscrit dans l'étude de la transmutation des échantillons du Silicium naturel au sein de trois réacteurs de recherche : BR2, HANARO et FRM-II à l’aide du code ChainSolver. Les résultats obtenus nous ont permis d’interpréter et d’estimer les pe rformances du dopage dans ces réacteurs. Note de contenu : Dédicaces Remerciements Table des matières …………………………………………………………………………... 1 Introduction ………………………………………………………………………………… .4 Chapitre I : Le semi-conducteur « Silicium » 1.Présentation du Silicium.…………...……………………………………...…….……. 5 1.1.Atome ………………………….……………………………………………….. 5 1.2.Isotopes …………………………………………….…………………………… 6 1.3. Structure diamant ………………………………….…………………………… . 6 1.4. Bandes d’énergie ……………………………….…………………….................. 7 2. Différents types du Silicium ………………………………………................................ 8 2.1. Le Silicium monocristallin ……….…………..………….………………………. 8 2.2. Le Silicium poly-cristallin ……………….…….………….…………………….. 9 2.3. Le Silicium amorphe ……………….…….……………….……………………. 10 3. Propriétés du Silicium ……….……………………..................................................... 11 3.1. Etat naturel ……..………………………….….………………………………… 11 3.2. Propriétés physiques ….……….………………………………........................... 11 a. Largeur de la bande interdite …………………………………………………… 12 b. La conductivité thermique ………………………………………………………. 13 c. La conductivité électrique……………………………………………………….. 13 3.3. Propriétés chimiques.....……………………………………………………….. 14 4.Le Silicium dans la nature ………….……………………………………………….. 14 4.1.Silicium minéral ……………………………………………………………...... 14 4.2. Silicium organique ……………………………………………………………. 14 5. Utilisations et applications ……………………………………………........................ 15 5.1. Les cellules solaires ……….………………………………………………….. 15 Table des matières - 2 - 5. 2. Composants mécaniques …………………………………………….................. 15 5.3.Alliages Aluminium-Silicium.……………………………………………….... 15 5.4. Micro et nanostructure.………………………………………………………… 15 5.5. Composés.………………………………………………………………………16 Chapitre II : Dopage du Silicium par transmutation neutronique 1. Dopage des semi-conducteurs.………………………………………………………..17 1.1.Différents types de dopage ..…………………………………………………….17 a. Dopage de type N.……………………………………………………………….17 b. Dopage de type P ………………………………………………………………..18 1.2. Niveau donneur et niveau accepteur.…….……………………………………...19 2. Techniques de dopage.………………………………………………………………...19 2.1. Dopage par diffusion thermique ...……………………………………………….20 2.2. Dopage par implantation ionique ..………………………………………………20 2.3. Dopage par épitaxie ..….…………………………………………………………21 2.4. Dopage par technique laser ..…………………………………………………….21 2.5. Dopage par transmutation neutronique ...………………………………………..22 3. Technique de dopage du Silicium par transmutation neutronique……………………..22 3.1. Historique ..………………………………………………………………………22 3.2. Principe ..…………………………………………………………………………22 3.3. Limitations ………………....…………………………………………………….23 4. Détermination de la concentration du dopant.…………………………………………24 5. Relation entre la résistivité et la fluence…….………………………………………...24 6. Les avantages et les inconvénients de la technique ..…………………………………..25 Chapitre III : Simulation du dopage du Silicium dans trois réacteurs de recherche 1. Présentation des réacteurs de recherche étudiés……….………………………………26 1.1. Le réacteur « BR2 » ..…………………………………………………………….26 1.2. Le réacteur « HANARO » ..……………………………………………………...28 1.3. Le réacteur « FRM-II » ..………………………………………………………...29 Table des matières - 3 - 2. L’outil de simulation.………………………………………………………………….30 2.1. Présentation du code de calcul ChainSolver ..…………………………………...30 2.2. Equation de Bateman ..………………………………….……………………….30 3. Les méthodes de simulation.…………………………………………………………..31 3.1. La construction de la chaîne de transmutation ..…………………………………31 3.2. Les caractéristiques initiales des échantillons du Si ..……………………………32 3.3. Les conditions d’irradiation…………………………………………………….32 3.4. Les procédures de calculs ..………………………………………………………33 4. Présentation des résultats de simulation.………………………………………………33 5. Détermination des résistivités finales du Si irradié.…………………………………...35 6. La relation entre le temps d’irradiation et la résistivité.……………………………….37 7. Le facteur de dopage du Si.……………………………………………………………39 8. Discussion des résultats.……………………………………………………………….40 Conclusion …………………………………………………………………………………..41 Liste des figures…………………………………………………………………………….42 Liste des tableaux……………………………………………………...…………………...43 Références ...……………………………………………………………………………….. 44 Résumé………………………………...…………………………………………………… Côte titre : MAPH/0242

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MAPH/0242	MAPH/0242	Mémoire	Bibliothéque des sciences	Français	Disponible Disponible

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