Séance de cours

Modèle d'obligations faibles: Défauts dans les matériaux électroniques

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Dans cours

MICRO-566: Large-area electronics: devices and materials

Introduction to the physical concepts involved in the description of optical and electronic transport properties of thin-film semiconductor materials found in many large-area applications (solar cells, displays, imagers, etc) and introduction to the physic ...

Description

Cette séance de cours s'inscrit dans le modèle de bond faible, mettant l'accent sur les densités de défauts d'équilibre, les modèles de queue de bande, la création de défauts et les intégrales de type Fermi-Dirac. Il explore les positions des distributions de défauts, les énergies de formation de défauts et les bassins de défauts dans les matériaux électroniques.

Enseignant·e·s (2)

Christophe Ballif

Christophe Ballif is director of the Phototovoltaics and Thin Film Electronics Laboratoryb) (PV-Lab at the institute of microengineering (IMT) in Neuchâtel (part of the EPFL since 2009). The lab focus is on the science and technology of high efficiency heterojunction crystalline cells,so-called passivating contacts for solar cells, multi-junction solar cells include novel generation Perovskite on innovative optical high speed detector and on various macroelectronics application. It also deals with energy management with a focus on integration of solar electricity into the energy system. The PV-Lab has strongly contributed to technology transfer and industrialization of novel devices and full technology with numerous companies. Christophe Ballif graduated as a physicist from the EPFL in 1994, where he also obtained in 1998 his Phd degree working on novel PV materials. He accomplished his postdoctoral research at NREL (Golden, US) on compound semiconductor solar cells (CIGS and CdTe). He worked then at the Fraunhofer ISE (Ge) on crystalline silicon photovoltaics (monocrystalline and multi-crystalline) until 2003 and then at the EMPA in Thun (CH) before becoming full professor at the University of Neuchâtel IMT in 2004, taking over the chair of Prof. A. Shah. Since 2013, C.Ballif is also the director of the new CSEM PV-Center, also located in Neuchâtel. The CSEM PV-Center is focussing more on industrialisation and technology transfer in the field of solar energy, including solar electricity management and storage. At the core of the CSEM PV-center activities lies several "pilot lines" for various kinds of solar cells manufacturing, with a focus coating technologies, wet chemistry processes for crystalline silicon, metalisation techniques for solar cells, and a platform for developing "ideal packaging solutions and polymers" for PV modules. In addition, joined facitilites between CSEM and EPFL of over 800 m2 are available for modules manufacturing, measuring and accelerated aging. CSEM PV-center has also full team dedicated to storage and energy systems and operates a joined center with BFH in Biel for research on electrochemical storage. He (co-) authored over 500 journal and technical papers, as well as several patents. He is an elected member of the SATW, member of the scientific council of the Swiss AEE, and member of the board of the EPFL Energy center. In 2016, he recieved the Becquerel prize for his contributions to the field of high efficiency photovoltaics.

Franz-Josef Haug

I studied Physics between 1990 and 1996 at the Universities of Ulm (Germany) and Waikato (New Zealand). While specializing mostly on Theoretical Physics and Quantum Theory during my studies, I turned towards Experimental Physics for a graduate work on gas-phase epitaxy of silicon. After that, I pursued a PhD program at ETH Zürich (Switzerland), studying Cu(In,Ga)Se2 solar cells. As PostDoc, I went to EMPA (Switzerland) to work on plasma processes for hard coatings of TiN and to the Jülich Research Centre in Germany to study light scattering ZnO front contacts for solar cells. In 2005 I joined the Institute of Microengineering (IMT) at the University of Neuchatel to lead a research group on thin film silicon solar cells within the PV-Lab. In 2009 the IMT was integrated into EPFL. My main research interests are optics, charge transport in semiconductors and renewable energy in general. My current work is devoted to passivating contacts for crystalline silicon solar cells, using thin silicon films as contact layers. In 2015 I was appointed Maitre d'Enseignement et Recherche (Senior Lecturer and Scientist) and member of the Faculty of STI. From 2013 to 2015 I was member of the EFPL Teachers Council (CCE) and from 2016 and 2018 I was elected into the Council of the Engineering School (CF-STI). In 2020 I was elected to become a member of CF-STI. My main objective for the legislature is to represent the role of EPFL's intermediate staff and to raise the awareness for concerns of the satellite campuses.

Source officielle

Proximité ontologique

Physique

Physique de la matière condensée: Physique du solide

Concepts associés (32)

Semi-conducteur

Un semi-conducteur est un matériau qui a les caractéristiques électriques d'un isolant, mais pour lequel la probabilité qu'un électron puisse contribuer à un courant électrique, quoique faible, est suffisamment importante. En d'autres termes, la conductivité électrique d'un semi-conducteur est intermédiaire entre celle des métaux et celle des isolants. Le comportement électrique des semi-conducteurs est généralement modélisé, en physique de l'état solide, à l'aide de la théorie des bandes d'énergie.

Science des matériaux

La science des matériaux repose sur la relation entre les propriétés, la morphologie structurale et la mise en œuvre des matériaux qui constituent les objets qui nous entourent (métaux, polymères, semi-conducteurs, céramiques, composites, etc.). Elle se focalise sur l'étude des principales caractéristiques des matériaux, ainsi que leurs propriétés mécaniques, chimiques, électriques, thermiques, optiques et magnétiques. La science des matériaux est au cœur de beaucoup des grandes révolutions techniques.

Théorie des bandes

redresse=1.5|vignette|Représentation schématique des bandes d'énergie d'un solide. représente le niveau de Fermi. thumb|upright=1.5|Animation sur le point de vue quantique sur les métaux et isolants liée à la théorie des bandes En physique de l'état solide, la théorie des bandes est une modélisation des valeurs d'énergie que peuvent prendre les électrons d'un solide à l'intérieur de celui-ci. De façon générale, ces électrons n'ont la possibilité de prendre que des valeurs d'énergie comprises dans certains intervalles, lesquels sont séparés par des bandes d'énergie interdites (ou bandes interdites).

Atome interstitiel

In materials science, an interstitial defect is a type of point crystallographic defect where an atom of the same or of a different type, occupies an interstitial site in the crystal structure. When the atom is of the same type as those already present they are known as a self-interstitial defect. Alternatively, small atoms in some crystals may occupy interstitial sites, such as hydrogen in palladium.

Lacune (cristallographie)

right|thumb|Une lacune dans un cristal En cristallographie, une lacune est un type de défaut ponctuel du cristal dû à l'absence d'un atome sur un site normalement occupé. La présence de lacunes permet (entre autres) d'expliquer les phénomènes de diffusion dans les matériaux. Son observation directe a été obtenue par quelques techniques de microscopie mais la caractérisation pratique de ces défauts ne se fait généralement qu'à travers ses effets sur les matériaux : changement de dimension, distorsion du réseau cristallin, modifications des propriétés électriques.

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Séances de cours associées (64)

Strain et hétéroépitaxie

Explore l'impact de la contrainte sur les structures de bande de semi-conducteurs, l'épitaxie, l'épaisseur critique et la formation de défauts, en mettant l'accent sur le rôle de la loi de Hooke et de la théorie de l'élasticité.

Défauts dans les matériaux électroniques

Déplacez-vous dans l'impact des défauts des matériaux électroniques, explorant les queues de bande, l'analyse XPS et les mécanismes de création de défauts.

Comprendre l'équilibre des semi-conducteurs: concepts et applications

Discute de la physique des semi-conducteurs, en se concentrant sur les états d'équilibre et les structures de bande d'énergie dans les semi-conducteurs homogènes et inhomogènes.

Modèle d'obligations faibles : Matériaux électroniques

Introduit le modèle de liaison faible pour les matériaux électroniques, en mettant l'accent sur les orbitales moléculaires et la formation de défauts.

Comprendre le comportement des semi-conducteurs: charge et conductivité

Couvre le comportement des semi-conducteurs, en se concentrant sur les niveaux d'énergie, les distributions de charges et la conductivité dans les structures N-P-N et les interfaces métal-semiconducteur.

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Atome interstitiel

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