Silicium amorphe

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Silicium amorphe poreux vue par microscopie électronique en transmission.
Silicium amorphe poreux vue par microscopie électronique en transmission.

Le silicium amorphe, généralement abrégé a-Si, est la variété allotropique non cristallisée du silicium, c’est-à-dire dans lequel les atomes sont désordonnés et ne sont pas rangés de façon régulière définissant une structure cristalline. Le silicium amorphe peut être déposé en couches minces à basse température sur un grand nombre de substrats, permettant d'envisager une grande variété d'applications microélectroniques. Il est notamment couramment utilisé pour réaliser certains panneaux solaires photovoltaïques.

Description[modifier | modifier le code]

Comparaison entre les structures cristalline, amorphe et amorphe hydrogénée du silicium.
De gauche à droite : structures cristalline, amorphe et amorphe hydrogénée du silicium.

L'atome de silicium est tétravalent — il est au centre de quatre liaisons covalentes — et donc tétracoordonné selon une géométrique tétraédrique. Lorsqu'il est cristallisé, le silicium est donc solidifié de telle sorte que les atomes de silicium soient disposés les uns par rapport aux autres selon cette géométrie tétraédrique, chaque atome de silicium étant entouré par quatre autres atomes de silicium. Le silicium amorphe est caractérisé par le fait que ses atomes sont solidifiés de façon désordonnée : chaque atome de silicium est entouré par un nombre variable d'autres atomes de silicium, selon une disposition aléatoire qui ne respecte pas la géométrie tétraédrique du silicium.

Il s'ensuit que certaines liaisons covalentes sont « pendantes », c'est-à-dire qu'elle demeurent ouvertes dans le cristal, aucun autre atome de silicium ne venant les fermer. Ces liaisons pendantes sont autant de défauts cristallins susceptibles d'altérer les propriétés électroniques du matériau. Il est possible de passiver ces liaisons en traitant le silicium amorphe à l'hydrogène pour former du silicium amorphe hydrogéné, généralement abrégé a-Si:H, présentant suffisamment peu de défauts résiduels pour pouvoir être utilisé dans des composants électroniques. L'hydrogène est cependant une impureté associée à la photodégradation du silicium par effet Staebler–Wronski.

Notes et références[modifier | modifier le code]