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Contribution à  l'étude structurale et microstructurale de films ZnO obtenus par ablation laser

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par Adel TAABOUCHE
Université Mentouri Constantine Algérie - Magister en sciences des matériaux 2010
  

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Table des matières

Introduction générale 1

Chapitre I : Etude bibliographique relative aux couches minces de ZnO et les techniques de dépôt

I-1. Propriétés physiques de l'oxyde de zinc 3

I.1.1. Propriétés cristallographiques de ZnO 3
I.1.2. Structure électronique de bande 7

a. Paramètres des caractérisations de la structure de bande de GaN et de ZnO .. 9

b. Influence des défauts sur la structure de bande 11
I.1.3. Propriétés optiques 12 I.1.4. Propriétés électriques de ZnO 13

I.2. Applications des couches minces ZnO 15 I.2.1 Application aux photopiles solaires 15

I.2.2. Applications optoélectroniques .. 17

I.2.3. Optoélectronique dans les hétérostructures à base de ZnO 17

I.3. Les oxydes transparents et conducteurs (TCO) 17 I.3.1. Généralités : qu'est-ce qu'un TCO 17 I.3.2. Choix d'un TCO 21

I.4. Technique expérimentales de dépôt des couches minces . 22
I.4.1. Dépôts physiques en phase vapeur 22

I.4.1.1. La pulvérisation cathodique 23

I.4.1.2. L'évaporation sous vide .. 25

I.4.1.3. Le dépôt par ablation laser pulsé (PLD) 26

I.4.1.3.1. Composition du plasma d'ablation Laser 26

I.4.1.3.2. Expansion du plasma d'ablation Laser .. 27

I.4.1.3.3. Le principe du dépôt . 28

I.4.2. Dépôts chimiques en phase vapeur 32

I.4.2.1. Sol-gel . 34

I.4.2.2. Principe général du procédé spray .. 36

a. Solution de dépôt (source) 36

b. Génération des gouttelettes (transport) 37

c. Réaction chimique sur le substrat (dépôt) 37

Chapitre II: Préparation des films ZnO et technique de caractérisation

II.1. Choix d'une technique de dépôt en couches minces 39

II.2. Conditions expérimentales de dépôt 39

II.2.1. Préparation des substrats 39

II.2.2. Préparation des cibles 40

II. 3. Techniques de caractérisation 40

II.3.1.Diffraction des rayons X (DRX) 40

Détermination de la taille des grains et des contraintes 44

II.3.2. Microscopie à force atomique (AFM) .. 46

II.3.3. Analyse RBS . 48

a. Principe de la spectroscopie RBS 48

b. Conditions expérimentales .. 52

II.3.4. Caractérisation optique . 52

Chapitre III: Résultats et discussions

III.1. Analyse par RBS 58

III.2. Analyse par diffraction des rayons X 61

III.2.1. Effet du dopage .. 61

III.2.1.1. Substrat de verre .. 61

III.2.1.2. Substrat de silicium Si(100) 64

III.2.1.3. Substrat de silicium Si(111) 68

III.2.1.4. Substrat de silicium polycristallin (Si-poly) 71

III.3. Analyse par AFM .. 78

III.3.1. Effet de dopage .. 78

III.3.2. Effet des substrats .. 84

III.4. Propriété optique . 86

Conclusion Générale .. 89

Références bibliographiques .. 91

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