Amorphous silicon is an important material of particular interest in the context of thin film transistors and display technologies. It also provides an ideal model system for the study of crystallization dynamics, and to this end we have investigated the crystallization of thin amorphous semiconducting films, including silicon and germanium, in the Dynamic Transmission Electron Microscope (DTEM) at Lawrence Livermore National Laboratory. / Crystallization is initiated in the DTEM by a laser pulse that deposits sufficient heat into the system to activate the transition. A variable time delay after this initiation pulse, the sample is probed by a short photoelectron pulse in the TEM, generating a diffraction pattern or image with nanosecond time resolution. Thus, using the DTEM we can gain access to the kinetics of crystallization and details of the nucleation mechanism in situ through time-resolved diffraction patterns and images of the specimen. / In the crystallized silicon film, three distinct phenomena were observed as the incident fluence on the sample was increased: for low fluences, the film underwent solid state crystallization, for surface melting, large, radially oriented crystals were observed and when the entire film was melted, the silicon dewetted from the substrate and coalesced into crystalline droplets on the surface. Modelling of heat conduction in the laser-heated film supports this interpretation. Preliminary experiments were also carried out in amorphous germanium. / Le silicium amorphe est un matériau important en particulier, pour la fabrication de matériau polycristallin pour transistor couches minces. Il fournit également un système modèle idéal pour l'étude de la dynamique de cristallisation, et à cet effet, nous avons étudié la cristallisation des films couche mince en semiconducteurs amorphes, y compris le silicium et le germanium, dans le microscope Électronique en Transmission Dynamique (METD) à Lawrence Livermore National Laboratory. / La cristallisation est amorcée dans le METD par une Impulsion de laser qui dépose dans le système la chaleur suffisante pour activer la transition. Un délai variable après cette impulsion de déclenchement, l'échantillon est sondée par une impulsion de photoélectron dans le MET, produisant soit diffraction ou une image avec la résolution temporelle de nanoseconde. Ainsi, utilisant le METD nous pouvons accéder à la cinétique de la cristallisation et les détails du mécanisme de nucléation emphin situ par les diagrammes diffraction et les images de l'échantillion avec résolution temporelle sur une échelle de nanoseconde. / Dans la pélicule cristallisée de silicium, on a observé trois phénomènes distincts à mesure que le fluence incident sur l'échantillon était augmenté : pour les fluences réduits, la pellicule a subi la cristallisation l'état solide, pour la fonte à la surface, des grands cristaux radialement orientés ont été produits et quand la pellicule entier a été fondu, le silicium fondu a été fusionnés dans les gouttelettes cristallines sur la surface. La modélisation de la conduction de chaleur dans la pellicule chauffée par le laser soutient cette interprtation de l'évolution de la structure observée. Des exériences préliminaires ont été aussi effectuées en germanium amorphe.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:LACETR/oai:collectionscanada.gc.ca:QMM.86999 |
| Date | January 2010 |
| Creators | McGowan, Shona |
| Contributors | Bradley Siwick (Internal/Supervisor) |
| Publisher | McGill University |
| Source Sets | Library and Archives Canada ETDs Repository / Centre d'archives des thèses électroniques de Bibliothèque et Archives Canada |
| Language | English |
| Detected Language | French |
| Type | Electronic Thesis or Dissertation |
| Format | application/pdf |
| Coverage | Master of Science (Department of Physics) |
| Rights | All items in eScholarship@McGill are protected by copyright with all rights reserved unless otherwise indicated. |
| Relation | Electronically-submitted theses. |
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