Raman and AFM mapping studies of photo-induced crystallization in a-Se films: substrate strain and thermal effects

Photo-induced crystallization (PC) is studied in amorphous selenium (a-Se) films deposited on glass with and without intermediate layers of indium tin oxide or polymer material. The spatial profile of PC domains is examined by co-localized scanning atomic force microscopy and Raman mapping. We also explore the thermal behavior of the onset and growth of PC in the a-Se films by Raman spectroscopy measurements at temperatures spanning the glass transition (T_g ∼ 313 K). In many films the onset time for PC shows a surprising discontinuity near T_g. Inserting a thin polyimide layer between the a-Se film and the substrate inhibits PC. Our results indicate that adhesion to a rigid substrate is important for promoting PC in a-Se films. We find that the discontinuities in the PC onset times, the shape of the mapping profiles, and the effects of having a soft polymer interface layer can be understood by a model that takes account of the substrate shear strain and its relaxation near T_g.

Nous étudions la cristallisation photo-induite (PC) dans des films de sélénium amorphe (a-Se) déposés sur du verre, avec et sans couche intermédiaire d’oxyde d’indium-étain ni de polymère. Nous examinons le profil spatial de la PC à l’aide d’un microscope à force atomique à balayage et de l’imagerie Raman. Utilisant la spectroscopie Raman, nous suivons le comportement thermique du début et de la croissance de la PC dans les films a-Se, à une famille de températures couvrant la température de transition du verre (T_g ∼ 313 K). Dans plusieurs films, le temps de départ de la PC montre une surprenante discontinuité près de T_g. L’insertion d’un mince film de polyamine entre le a-Se et le substrat empêche la PC. Nos résultats indiquent que l’adhésion du film de a-Se à un substrat rigide est importante pour avoir de la PC. Nous trouvons que la discontinuité des temps de départ de la PC, la forme des profils obtenus par imagerie et les effets d’avoir une couche de polymère doux en interface, peuvent tous s’expliquer par un modèle qui tient compte de l’effort-déformation du substrat et de sa relaxation près de T_g. [Traduit par la Rédaction]