Microscopic modeling of photoluminescence of strongly disordered semiconductors

A microscopic theory for the luminescence of ordered semiconductors is modified to describe photoluminescence of strongly disordered semiconductors. The approach includes both diagonal disorder and the many-body Coulomb interaction. As a case study, the light emission of a correlated plasma is investigated numerically for a one-dimensional two-band tight-binding model. The band structure of the underlying ordered system is assumed to correspond to either a direct or an indirect semiconductor. In particular, luminescence and absorption spectra are computed for various levels of disorder and sample temperature to determine thermodynamic relations, the Stokes shift, and the radiative lifetime distribution.Comment: 35 pages, 14 figure

Non-destructive evaluation and polynomial chaos expansion : surrogate model and parametric inversion

Cette thèse a pour objet le développement d'une méthodologie de résolution de problèmes inverses dans le contexte du Contrôle Non Destructif (CND) par courants de Foucault. La caractérisation d'un défaut à partir d'observations est ce que l'on appelle un problème inverse, associé à un problème direct. Contrairement à ce dernier, il n'existe généralement pas d'équation modélisant un problème inverse en lui-même. Sa résolution se fait en utilisant la solution du problème direct, à l'aide de solveurs numériques, dont le coût de calcul peut se révéler considérable. On se consacre, dans cette thèse, au développement d'une méthodologie de traitement, comportant plusieurs étapes. Les observations sont d'abord transformées en composantes principales, ce qui permet de les décorréler et d'en réduire la dimension. Puis, un métamodèle de décomposition en chaos polynomial (PCE) est construit à partir des composantes principales, pour être substitué au modèle physique direct. Ensuite, une analyse de sensibilité est menée sur le métamodèle pour identifier les paramètres du défaut dont la reconstruction est difficile. La résolution du problème inverse se fait enfin par minimisation d'une fonction coût mesurant la différence entre la simulation et les données d'observation, en utilisant un algorithme combinant optimisation par essaim de particules (PSO) et descente de gradient. Les résultats obtenus sur des configurations de différentes dimensions sont de bonne qualité et démontrent l'intérêt de cette méthodologie, validée sur la première configuration, testée sur un problème plus complexe sur la deuxième et confrontée à un problème mal posé sur la troisième. En particulier, la réduction de dimension améliore la reconstruction sur données bruitées, le métamodèle permet d'approximer le modèle avec une bonne précision et l'analyse de sensibilité aide à identifier le caractère mal posé du problème.This thesis focuses on the development of a resolution methodology for inverse problems in the frame of Non Destructive Testing (NDT), precisely eddy current testing. Characterizing a defect from observations is deemed an inverse problem, tied to a forward problem. Unlike the latter, an inverse problem can generally not be modelled by an equation. Solving it relies on the resolution of the forward problem, by means of numerical solvers, which can represent a computational burden. In this thesis, a multiple-stage methodology is implemented. The observations are first transformed into principal components, to decorrelate them and reduce their dimension. Then, a polynomial chaos expansion (PCE) metamodel is built from the principal components, to surrogate the forward model. Next, a sensitivity analysis is carried out on the metamodel to identify the defect parameters whose reconstruction is problematic. Finally, the inverse problem is solved by minimizing a cost function measuring the discrepancy between the simulation and the observations to be inverted, using an algorithm combining particle swarm optimization (PSO) and gradient descent. The results obtained on configurations of various dimensions are of good quality and show the interest of using such a methodology, which is first validated on the first configuration, tested on the second and confronted to an ill-posed problem in the third. In particular, reducing the dimension improves the reconstruction from noisy data, metamodelling allows for a good approximation of the model and sensitivity analysis helps to identify the ill-posedness of the problem

A gradient-improved particle swarm optimizer using surrogate modeling

International audienceAn optimization scheme combining a PCE metamodel and a PSO optimizer has been implemented and tested on both a well-posed and an ill-posed ECT configurations. The algorithm has been improved by integrating the information of the gradient of the PCE, improving the quality of the parameter retrieval

A NO-STOKES SHIFT MODEL FOR THE PHOTOLUMINESCENCE OF a-Si:H

From the close similarity of the absorption and excitation spectra below the gap, we deduce that there is no significant Stokes shift in the luminescence of a-Si:H. We propose a model for the zero-phonon states which accounts for the luminescence and the absorption spectrum in terms of disorder related fluctuations of the band-gap

RECOMBINAISON RADIATIVE ET EFFETS DE SPIN DANS LE SILICIUM MICROCRISTALLIN POST-HYDROGENE PLASMA

Nous présentons des résultats préliminaires sur la luminescence du silicium microcristallin obtenu par LPCVD sur saphir, à 620°C, et hydrogéné plasma à 400°C. Le spectre de luminescence obtenu à 5 K présente six bandes non résolues réparties entre 0,45 et 1 eV, et une bande plus large à plus haute énergie (1,4 eV). Les bandes à basses énergies proviennent vraisemblablement des défauts associés aux grains et aux joints de grains. Les bandes à 0,75 et 0,85 eV présentent un signal RMDO (Résonance Magnétique Détectée Optiquement) d'augmentation et de diminution respectivement. Le signal d'augmentation est la convolution de deux raies ; une étroite à g = 1,9997, de largeur 18 Gauss, une large à g = 2,016 et de largeur 100 Gauss. Le signal de diminution est constitué d'une seule raie à 2,0043 et de largeur 25 Gauss.We report preliminary results of photoluminescence and Optically Detected Magnetic Resonance (O.D.M.R.) studies in microcrystalline silicon elaborated on sapphire by LPCVD and plasma-hydrogenated at 400°C. The 5K luminescence spectrum shows 6 unresolved bands between 0.45 and 1 eV, and one broader band at higher energy (1.4 eV). The 0.75 and 0.85 eV bands show an ODMR enhancing and quenching signal, respectively. The enhancing spectrum is a convolution of two signals : a narrow signal at g = 1.9997, width 18 Gauss, and a broad signal at g = 2.016, width 100 Gauss. The quenching signal is at g = 2.0043 and of width = 25 Gauss

Histoire de la Réforme en Savoie / Eugène Boulitrop,...

Contient une table des matièresAvec mode text

Polynomial chaos within the frame of non-destructive testing

International audienceInverse scattering problems can be seen as an optimization problem in which a cost function has to be minimized. The cost function measures the discrepancy between a physical model written as a function of the sought parameters and the measured data. Due to the high computational cost of physical models, metamodels (also known as surrogate models) have gradually appeared as alternatives. Polynomial chaos (PC) expansions are a type of metamodel based on an explicit spectral decomposition of the physical model, allowing for an exact computation of the gradient of the metamodel. The gradient of the metamodel is then used to improve the performance of the global algorithm Particle Swarm Optimization (PSO)

Metamodel multi-objective optimization of 3F3 Ferrites Core in a WPT system for automotive applications

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