Thesis (Ph.D.)--University of Wollongong, 2008. / Typescript. Includes bibliographical references.

Thesis (Ph. D.)--West Virginia University, 2006. / Title from document title page. Document formatted into pages; contains xiv, 141 p. : ill. (some col.). Includes abstract. Includes bibliographical references (p. 135-141).

Proefschrift Erasmus Universiteit Rotterdam. / Omslagtitel. Bibliogr.: p. 357-368. - Met een samenvatting in het Nederlands.

La nanospintronique basée sur les semi-conducteurs implique la combinaison des fonctions nanoélectroniques et magnétiques au sein d’une nanostructure unique. Une méthode intéressante consiste en la préparation d’un semi-conducteur magnétique dilué (DMS), dans lequel le ferromagnétisme induit par les trous est obtenu par le dopage de type P. Les DMS II-VI permettent de contrôler séparément les porteurs et la concentration du Mn, puisque les ions de Mn ne sont pas des dopants électriques. Les nanofils (NW) de semi-conducteurs II-VI représentent un système modèle permettant de concevoir la fonction d’onde et la déformation au sein d’heterostructures parfaitement contrôlées et contenant les impuretés magnétiques. Ceci nécessite une croissance optimale d’heterostructures dans la géométrie des nanofils et un contrôle précis du niveau du dopant, ce qui constitue une des difficultés majeures dans l’état actuel des recherches.Dans ce contexte, mon travail de Thèse s’est focalisé sur trois principaux axes de recherche : la croissance par épitaxie par jets moléculaires de nanofils de ZnTe catalysés par nanoparticules d’Au, la maîtrise du rapport de forme des boites quantiques de CdTe insérées dans les fils de ZnTe, et le dopage azote des fils de ZnTe.Concernant la croissance des fils de ZnTe, le problème de la variabilité des temps d’incubation d’un fil à l’autre a été étudié à l’aide de la technique des marqueurs. Une nouvelle méthode basée sur la préparation du catalyseur d’Au sous flux de Zn a démontré son efficacité dans la suppression de variabilité des temps d’incubation, réduisant la dispersion des longueurs sur un même échantillon d’un facteur 10 à un facteur 2, et augmentant le taux de succès des fils verticaux de 20% à 80%. Des mesures complémentaires de diffraction des rayons X ont fourni des informations supplémentaires sur l’importance de l’orientation relative entre le catalyseur d’Au et le substrat ZnTe(111)B.Le rapport de forme des boites quantiques de CdTe est un moyen pour maîtriser leur état fondamental (entre trou léger et trou lourd). Ceci peut être obtenu en contrôlant le temps de croissance des boite quantiques, mais demande (1) la suppression de la croissance latérale (responsable de la formation de boites parasites) et (2) la reproductibilité d’un échantillon à l’autre, basée sur une maîtrise de la température de croissance avec une précision meilleure que 10 degrés. Ceci a été validé dans nos conditions de croissance par une étude croisée de croissance d’heterostructures de ZnTe avec multiples boites quantiques de CdTe et de caractérisation par microscopie électronique.Je présenterai les résultats des croissances par épitaxie pa jets moléculaires et des caractérisations des nanofils de ZnTe /ZnTe:N cœur/coquille avec dopage azoté. Des transistors à effet de champ basé sur des nanofils isolés ont été fabriqués pour la caractérisation électrique. Nous avons obtenu des fils de ZnTe/ZnTe:N cœur/coquille présentant des densités de charges de 6×18 trous/cm3 à température ambiante, du même ordre que la densité critique de Mott pour le ZnTe. / Semiconductor nano-spintronics requires combining magnetism and nanoelectronics functions into a single semiconductor nanostructure. An attractive method consists in preparing diluted magnetic semiconductors (DMS), where hole-mediated ferromagnetism appears with p-type doping. II-VI DMS allow to control separately the carriers and the Mn concentrations, since the Mn ions are not electrical dopants. II-VI semiconductor nanowires (NWs) are a model system offering the possibility to engineer the wavefunction and the strain in well-chosen heterostructures containing the magnetic impurities. This requires an optimal growth of NW-based heterostructures, and the possibility to control the doping level, which is a major challenge in present NW research. In this context, my PhD project has been devoted to three main investigation axis: the growth by molecular beam epitaxy (MBE) of Au-catalyzed ZnTe NWs, the control of the aspect ratio of CdTe quantum dots (QDs) embedded in ZnTe NWs, and the nitrogen doping of ZnTe NW.Concerning the growth of ZnTe NWs, the problem of an incubation time different from NW to NW has been studied using a marker technique. A new method involving the preparation of Au catalyst under Zn flux has been demonstrate to efficiently suppress differences in the incubation times, reducing the length dispersion in the same sample to factor of 2 instead of 10 and improving the yield of vertical NWs of 80% instead of 20%. Complementary XRD experiments gave further information about the importance of the relative orientation between the Au catalysts and the ZnTe(111)B growth substrate.The aspect ratio of CdTe QDs is an important way to control the QD ground state (between light hole and heavy hole). This can be achieved by changing the growth time of the QDs, but requires (1) the suppression of the lateral growth (giving parasitic QDs) and (2) reproducibility from a sample to another which relies on a precise control of the growth temperature within a very narrow window of 10° C. This was demonstrated in our growth conditions with a coupled study of growth of multi-QD-NW CdTe-ZnTe heterostructures and transmission electron microscopy characterization.Then the results of the growth by molecular beam epitaxy and characterization of nitrogen doped ZnTe/ZnTe:N core/shell NWs will be presented. Single NW based field effect transistor were realized by electron beam lithography for electrical characterization. We were able to obtain ZnTe/ZnTe:N core/shell NWs showing a p-type carrier density of 6 ×18 holes/cm3 at room temperature, of the same order as the Mott critical density in ZnTe.

Lorsque le sportif professionnel exerce son activité en tant que salarié, il devrait disposer d’un contrat de travail classique soumis au droit commun. Toutefois, la spécificité du monde sportif complexifie les rapports contractuels que peut entretenir un sportif. En effet, la discontinuité des rapports contractuels, conséquence des transferts et prêts dont peuvent faire l’objet des joueurs, ou encore la règlementation sportive mise en place par les autorités sportives font que le législateur a dû s’adapter pour répondre correctement à l’originalité du monde sportif. Il a ainsi introduit, par le biais de la loi du 27 novembre 2015, le contrat à durée déterminée spécifique pour les sportifs et entraîneurs professionnels qui a permis de mettre fin à une incertitude juridique. Mais la spécificité du sport est également liée au rapport délicat qui existe entre les règles purement sportives et la législation étatique. La règlementation antidopage illustre parfaitement ce propos car il n’a vocation à s’appliquer que dans le monde du sport. Ainsi, pour préserver l’équité des manifestations sportives, il a été nécessaire de définir la notion de dopage mais surtout de rendre la lutte internationale en obligeant les différents États à intégrer les règlements en la matière au sein de leurs législations. La rencontre de ces différentes autorités permet d’expliquer la complexité du traitement juridique d’un fait de dopage d’un sportif. En effet, le sportif professionnel va faire face à plusieurs procédures qui peuvent entrer en conflit les uns avec les autres. La première est celle qui se tiendra devant la justice fédérale qui peuvent prononcer une sanction sportive. Les co-contractants du sportif peuvent également introduire une action afin d’obtenir réparation de leurs préjudices. Finalement, il est nécessaire de prendre en compte la possibilité que des poursuites pénales puissent être engagé à l’encontre du sportif qui se rend responsable d’un fait de dopage. / When the professionnal sportsman carry out his activity as an employee, he should have a classic work contract subject to the ordinary law. However, the specificity of the sports world further complicate the contractual relationship that the sportsman can have. Indeed, the discontinuity of the contractual relations, resulting of the players’ transfers and loans, or the rules governing sport implimented by the sports authorithies have forced the legislator to adapt himself and to take in account the uniqueness of the sports world. He thus incorporated, through the law of 27th november 2015, a specific fixed-term contract for the professionnal sportsmen and trainers which has put an end to the legal uncertainty. But the specificity of sport is also linked to the delicate balance existing between the purely sporting rules and the state legislation. The anti-doping regulation is a good example of this because it is intended to apply only in the sports world. Therefore, to preserve the fairness during the sport events, is was necessary to define the notion of doping but especially to make the fight international by forcing the different states to adopt the regulations into their legislations. The meeting between these different autorities can explain the complexity of the legal treatment of a doping case. Indeed, the professionnal sportsman will face different procedures who can be in conflict with each other. The first one is the procedure held before the federal justice who can pronounce a sporting sanction. The other contracting partners of the sportsman can also introduce an action to obtain redress for the injury caused. Finally, it is necessary to take in account the possibility that criminal proceedings are taken against the sportsman who is guilty of a doping case.

Ce travail de thèse aborde l’ensemble de la problématique du dopage de type p de CdHgTe par implantation ioniqued’arsenic, de l’incorporation jusqu’à l’activation en passant par la diffusion. Pour chaque point considéré, plusieurstechniques de caractérisation ont été mises en oeuvre avec comme objectif la compréhension des mécanismes dedopage.Les dommages induits par le processus d’implantation ionique ont été étudiés d’un point de vue structural etélectrique, afin de déterminer leur influence sur les processus de diffusion et d’activation du dopant. Un effet derecuit sous irradiation a été mis en évidence lors de l’implantation ionique, avec une dose critique de saturationdes défauts estimée à 2.1014 at.cm-2. Un modèle simple a permis d’estimer le coefficient de diffusion de la partiemobile de l’arsenic et de montrer que le mercure joue un rôle majeur dans ce processus de diffusion. La limite desolubilité de l’arsenic dans CdHgTe a été déterminée pour les trois compositions d’alliage les plus utilisées dansles domaines d’applications infrarouges. Lorsque la concentration en arsenic dépasse cette limite, la formation denanocristaux riches en arsenic a été mise en évidence expérimentalement pour la première fois en combinant lamicroscopie électronique en transmission et la cartographie chimique à l’échelle nanométrique. La formation de cesnanocristaux permet d’expliquer pourquoi une partie de l’arsenic ne participe ni à la diffusion ni au dopage. Lanature chimique et cristallographique précise de ces nanocristaux reste encore à déterminer. La mesure du profil dedensité de porteurs a montré que les nanocristaux riches en arsenic ne sont pas actifs électriquement et que près de100 % de l’arsenic mobile lors du recuit d’activation présente un comportement accepteur. La formation du complexeaccepteur AsHg8 a été proposée afin d’expliquer les processus de diffusion et d’activation de l’arsenic dans CdHgTe.L’implantation des éléments azote, phosphore et antimoine a également été étudiée, et leurs comportements comparésà celui de l’arsenic. Pour les éléments azote et phosphore, un phénomène de piégeage, bloquant la diffusiondes dopants, a été mis en évidence et rend ces éléments inappropriés pour réaliser un dopage de bonne qualité.L’antimoine présente une diffusion beaucoup plus rapide que l’arsenic. De plus, l’activation en site accepteur deplus de 21 % de l’antimoine ayant diffusé lors du recuit d’activation a été démontrée. Même si le comportement del’antimoine est prometteur, parmi les éléments étudiés, l’arsenic présente les meilleures caractéristiques dans le cadred’une utilisation en tant que dopant de type p. Nos conditions de recuit permettent l’activation d’une grande partiede l’arsenic en site accepteur, tout en permettant de retrouver une bonne qualité cristalline dans la zone implantée. / This thesis addresses the incorporation of arsenic in HgCdTe but also its activation and the related diffusion duringhigh temperature annealing. For each item, a large panel of characterization tools was used in order to obtain abetter understanding of p-type doping of HgCdTe by arsenic implantation.Irradiation induced annealing during ion implantation has been demonstrated with a saturation fluence of about2.1014 at.cm-2. A simple model enabled us to evaluate the diffusion coefficient of arsenic and to evidence the majorrole of mercury in the diffusion process. The solubility limit of arsenic in the HgCdTe alloy was determined forthe three most common compositions used for infrared applications. For arsenic concentration over this limit, theformation of arsenic-rich nanocrystals was demonstrated by transmission electron microscopy coupled with nanoscalechemical mapping. This first experimental evidence of arsenic clustering explains why some of the arsenicdoes not participate in the diffusion process. However, the exact chemical and crystallographic nature of thesenanocrystals remains unknown. The measurement of the depth profile of carrier density allows us to demonstratethe electrical inactivity of arsenic-rich nanocrystals. On the other hand, almost 100 % of the mobile arsenic is foundto be activated as an acceptor. The formation of AsHg8 complexes was proposed to explain the activation and thediffusivity of arsenic in HgCdTe.Ion implantation of nitrogen, phosphorus and antimony was studied and its behavior compared to that of arsenic.For nitrogen and phosphorus, a trapping effect that blocks the dopant diffusion was observed. Therefore, a goodquality doping cannot be achieved under these conditions. Antimony exhibits a faster diffusion than arsenic and theactivation as an acceptor of more than 21 % of mobile antimony was demonstrated. Even if the antimony behaviorseems interesting, arsenic exhibits the most promising properties for HgCdTe doping among all studied elements.As well as restoring a good crystal quality, our annealing conditions allow the activation of most of arsenic as anacceptor.

Les dispositifs à base de GaN et ses alliages sont de plus en plus présents dans notre quotidien avec le développement exponentiel des diodes électroluminescentes (LED). Bien que la majorité des productions commerciales soient pour le moment effectuées sur substrat saphir, le silicium, disponible en de plus grands diamètres et pour un coût moindre, est de plus en plus pressenti comme le substrat d’avenir pour le développement des technologies GaN. L’utilisation de ce substrat devrait aussi permettre le développement du marché de l’électronique de puissance du GaN basée sur les transistors à haute mobilité électronique (HEMT) dont les performances dépassent les limites des technologies silicium. Néanmoins, afin de permettre ou faciliter le développement de dispositifs avancés, certaines briques technologiques sont nécessaires comme le dopage par implantation ionique. L’utilisation du GaN soulève des problématiques nouvelles pour ces briques technologiques.Au cours de cette thèse nous avons donc cherché à implémenter le procédé de dopage par implantation ionique du GaN et son étude au sein du CEA-LETI en nous focalisant principalement sur le dopage p par implantation de Mg. Nous avons identifié les principales problématiques liées aux propriétés intrinsèques du matériau (difficulté du dopage p, instabilité à haute température…) et les solutions les plus prometteuses de la littérature. Nous avons ensuite cherché à mettre en place notre propre procédé en développant des couches de protection déposées in-situ pour permettre les traitements thermiques à haute température des couches implantées. Cela a rendu possible l’étude des cinétiques d’évolution des couches implantées pendant des recuits « conventionnels » (rampes < 10 °C/min, durée de plusieurs dizaines de minutes, T < 1100 °C) en utilisant notamment des caractérisations de photoluminescence (µ-PL) et de diffraction des rayons X (XRD). Nous avons aussi mis en évidence un effet de diffusion et d’agrégation à haute température du Mg implanté. Nous avons ensuite cherché à modifier le procédé d’implantation (implantation canalisée, co-implantation) pour favoriser l’intégration du dopant et limiter la formation de défauts. En parallèle nous avons évalué l’intérêt de recuits secondaires (recuits rapides (RTA), recuit laser, micro-ondes) afin de finaliser l’activation du dopant. Finalement nous avons aussi mis en place un procédé de caractérisation électrique de couche de GaN dopées au sein du laboratoire. / GaN-based devices and their alloys are increasingly present in our daily lives with the exponential development of light-emitting diodes (LEDs). Although the majority of commercial production is currently carried out on sapphire substrates, silicon, available in larger diameters and at a lower cost, is increasingly seen as the substrate of the future for the development of GaN technologies. The use of this substrate should also allow the development of the GaN power electronics market based on high electron mobility transistors (HEMTs) whose performances exceed the limits of silicon technologies. Nevertheless, in order to allow or facilitate the development of advanced devices, specific processes are necessary such as doping by ion implantation. The use of GaN raises new problems for these technological bricks.During this thesis we therefore sought to implement the ion implantation doping process of GaN and its study within the CEA-LETI while focusing mainly on p doping by Mg implantation. We have identified the main issues related to the intrinsic properties of the material (difficulty of p-doping, instability at high temperatures...) and the most promising solutions in the literature. We then sought to implement our own process by developing in-situ protective layers to allow high temperature annealing of the implanted layers. This enabled the study of the evolution kinetics of the implanted layers during "conventional" annealing (ramps < 10 °C/min, duration of several tens of minutes, T < 1100 °C) using photoluminescence (µ-PL) and X-ray diffraction (XRD) characterizations. We also evidenced a diffusion and aggregation effect at high temperature of the implanted Mg. We then sought to modify the implantation process (channeled implantation, co-implantation) to promote the integration of the dopant and limit the formation of defects. In parallel we evaluated the interest of secondary annealing (Rapid thermal annealing (RTA), laser annealing, microwave) in order to finalize the activation of the dopant. Finally we also set up an electrical characterization process for doped GaN layers in the laboratory.

Lutetium oxide doped with europium (Lu2O3:Eu3+) has been established as a promising scintillator material with properties that are advantageous when compared to other scintillators such as cesium iodide doped with thallium (CsI:Tl). Due to high X-ray attenuation characteristics, Lu2O3:Eu3+ is an attractive material for use in high resolution digital X-ray imaging systems. However, challenges still remain especially in the area of light output for Lu2O3:Eu3+. Processing by physical vapor deposition (PVD) and manipulation of oxygen defect structure was explored in order to better understand the effect on the scintillation phenomena. PVD results were obtained using high temperature radio frequency sputtering (RF) and pulsed laser deposition (PLD) systems. Characterization of light output by radial noise power spectrum density measurements revealed that high temperature RF films were superior to those obtained using PLD. Optimization of sputtered films based on light output over a range of process parameters, namely temperature, power, pressure, and substrate orientation was investigated. Parameterization of deposition conditions revealed that: 75 watts, 10.00 mtorr, and 800°C were optimum conditions for Lu2O3:Eu3+ films. Manipulation of anionic defect structure in similar material systems has been shown to improve scintillation response. Similar methods for Lu2O3:Eu3+ were explored for hot pressed samples of Lu2O3:Eu3+; via controlled atmosphere annealing, and use of extrinsic co-doping with calcium. The controlled atmosphere experiments established the importance of oxygen defect structure within Lu2O3:Eu3+ and showed that fully oxidized samples were preferred for light output. The second method utilized co-doping by the addition of calcium which induced oxygen vacancies and by Frenkel equilibrium changed the oxygen interstitial population within the Lu2O3:Eu3+ structure. The addition of calcium was investigated and revealed that scintillation was improved with a maximum response occurring at 340ppm of calcium. PVD optimization and co-doping experimental results provided a template for the use of calcium co-doped Lu2O3:Eu3+ targets for deposition of films. Preliminary deposition results were promising and revealed that small additions (around 550 ppm) of calcium resulted in better activator efficiency. Calcium co-doped films have a predicted increase in the light yield greater than 14% when compared to analogous un-doped Lu2O3:Eu3+ films at 60keV.

Transparent conducting oxides (TCOs) have become an integral part of modern life through their essential role in touchscreen technology. The growing demand for cheap and superior transparent conducting layers, primarily driven by the smart phone market, has led to renewed efforts to develop novel TCOs. Currently, the most widely used material for transparent conducting applications is Sn-doped indium oxide (ITO), which has outstanding optical and electrical properties. This material is expensive though, due to the extensive use of In, and efforts to develop new low-cost transparent conducting oxides (TCO) have become increasingly important. Similarly attempts to reduce the cost of the fabrication and post-sintering steps used in making doped metal oxide thin films through innovative technologies have gained a lot of attention. With these points in mind, this research project has focused on the development of a novel low-cost aerosol assisted physical deposition method for TCO thin film fabrication and the development of new highly conducting materials to replace the expensive ITO for TCO applications. In this study, a new and simple aerosol assisted vapour deposition technique (i.e AACT) is developed to fabricate TCO films using TCO nanoparticle suspensions. Firstly, to test the validity of the method, ITO thin films are fabricated on float glass substrates from a nanoparticle suspension. The influence of the deposition parameters on the structural and opto-electronic properties of the thin films are investigated to understand the intricacies of the process. In order to investigate the fabrication of replacement materials for ITO, a range of doped zinc oxide powders are synthesised and processed using microwave radiation. Nominally, Al doped ZnO (AZO), Ga doped ZnO (GZO), Si doped ZnO (SZO), Cu doped ZnO (CZO) and Mn doped ZnO (MZO) singly doped ZnO powders are all investigated to determine the best metal dopants for transparent conducting ZnO. AZO and GZO pellets are found to present the best electrical conductivity for the singly doped microwave fabricated powders with values of 4.4 x 10-3 and 4.3 x 10-3 Ω.cm achieved reproducibly. In an effort to further improve the properties of ZnO, co-doping experiments, utilising the two best dopants from the previous work (i.e. Al and Ga) is investigated. ZnO structures that are co-doped with Al and Ga (AGZO) are found to exhibit significantly enhanced electrical properties than the singly doped powders. Typically, electrical conductivity value of 5.6 x 10-4 Ω.cm is obtained for AGZO pellets, which is an order of magnitude better than the previously fabricated materials. Finally, the best AZO, GZO and AGZO materials are utilised to fabricate thin films using the previously verified AACT technique. Further investigations into the opto-electrical properties of the resulting thin films is presented prior to the utilisation of the best films in a practical application. Transparent heaters are fabricated using the best AGZO thin films, which are capable of reaching a mean temperature of 132.3 °C after applying a voltage of 18 V for 10 min. This work highlights the potential for using highly conducting AGZO, particularly fabricated by the microwave synthesis route, as a potential alternative for ITO in a wide variety of applications. The research also highlights the advantages of using microwaves in the thermal processing of TCO materials which significantly reduces the energy impact of the production process.

Kyoto University (京都大学) / 0048 / 新制・課程博士 / 博士(工学) / 甲第13834号 / 工博第2938号 / 新制||工||1434(附属図書館) / 26050 / UT51-2008-C750 / 京都大学大学院工学研究科物質エネルギー化学専攻 / (主査)教授 井上 正志, 教授 江口 浩一, 教授 田中 庸裕 / 学位規則第4条第1項該当