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Broult Thierry

La thèse soutenue par "Broult Thierry"

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  • Études des propriétés mécaniques des matériaux CdZnTe et HgCdTe et impact des déformations plastiques sur les performances électriques des photodiodes infrarouges    - Broult Thierry  -  16 octobre 2019

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    Les travaux menés dans cette thèse ont permis de déterminer les propriétés mécaniques des matériaux Cd1-yZnyTe et Hg1-xCdxTe. Le module d’élasticité et la dureté sont en retrait par rapport aux semiconducteurs élémentaires comme le Germanium et le Silicium. La résistance à la rupture, le seuil de fissuration et la ténacité de ces deux matériaux ont été regardés en détails en fonction des compositions, x et y, dans des gammes utilisées pour la conception de détecteurs infrarouges. Les méthodes de nano- et micro-indentation ont permis de déterminer ces données mécaniques à température ambiante. Les matériaux HgCdTe et CdZnTe étant utilisés à des températures cryogéniques, il a été développé un outil de microindentation à la température de l’azote liquide. Ces mesures ont permis de déterminer une augmentation de dureté, du seuil de fissuration et de ténacité du HgCdTe et du CdZnTe. L’indentation génère une déformation plastique marquée par la présence d’une empreinte et de dislocations qui sont révélées à l’aide de la gravure chimique. L’étude de ces dislocations a fait partie d’un second volet de la thèse sur la compréhension de la nature de celles-ci et de leur impact électrique sur les photodiodes. Le développement de la méthode d’indentation comme un outil d’injection localisé de dislocations dans des photodiodes a été adressé. Des outils comme la révélation chimique de dislocations et l’imagerie électronique à balayage et en transmission ont mis en évidence la présence de ces dislocations avec des orientations particulières dictées par la structure cristalline des matériaux HgCdTe et CdZnTe. Une comparaison a été menée entre la nature des dislocations injectées et celles présentes nativement dans les matériaux massifs, ainsi que vis-à-vis de leur impacts électro-optiques. Le troisième volet de la thèse était l’étude des propriétés électriques des photodiodes infrarouge à base de HgCdTe. Ces photodiodes sont conçues sous forme de matrices afin de réaliser des images et vidéos infrarouges de hautes performances. Cependant, il arrive que des pixels soit en défaut sur l’image. L’origine présumée était la présence de dislocations. Ce travail de thèse a permis de vérifier cette hypothèse. A l’aide de la technique de microindentation, des dislocations ont été injectées dans les photodiodes. Des mesures électriques de courant en fonction de la tension et du courant en fonction du temps à polarisation fixe ont permis de montrer une dégradation occasionnée par la présence de dislocations dans les diodes. Cette dégradation se caractérise principalement par du bruit excédentaire.

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