Introduction générale
Introduction générale
L'oxyde de zinc est un composé semi conducteur
transparent de type II-VI avec une conductivité naturelle de type n. Les
propriétés notables de ZnO son sa largeur directe (3.27 eV)
à température ambiante et son énergie de liaison d'exciton
élevée (60 meV) qui est très supérieure à
celle de certains matériaux couramment utilisés tel que ZnSe (20
meV) et GaN (25 meV). La non-toxicité et l'abondance de ZnO sur la terre
font de lui un candidat idéal utilisé comme contact
électrique transparent pour les cellules solaires en couches minces. Ce
matériau est d'une grande importance dans le domaine de
l'optoélectronique et de la photovoltaïque. Il peut être
utilisé dans plusieurs applications dans différents domaines
scientifiques et industriels tels que les transducteurs
piézoélectriques, les guides d'onde, détecteurs à
gaz, électrodes transparentes conductrices, varistors.
Parmi les nombreuses techniques d'élaboration de
matériaux micro- ou nanostructurés, on peut citer
l'élaboration par voie chimique CVD (Chemical Vapor Deposition).
Cependant, ces techniques ont l'inconvénient de conduire à des
films contaminés par les résidus des précurseurs et
d'avoir une température de réaction souvent élevée.
On peut aussi citer l'élaboration par voie physique PVD (Physical Vapor
Deposition) qui regroupe principalement l'évaporation, la
pulvérisation sous toutes ses formes et l'ablation laser. Les
dépôts PVD présentent beaucoup d'avantages par rapport aux
dépôts CVD. Les techniques PVD permettent de fabriquer des films
denses et de ne pas avoir de pollution (contamination).
Les échantillons relatifs à cette étude
sont préparés par ablation laser pulsé de l'oxyde non
dopé (ZnO) et dopé en aluminium (AZO). La technique PLD est un
procédé de laboratoire qui permet le dépôt d'une
multitude de composés de haute pureté allant des supraconducteurs
à haute température critiques aux matériaux durs. La
pureté des dépôts ne dépend dans ce cas que de la
pureté de la cible utilisée. La technique PLD présente
également l'avantage d'une grande souplesse d'utilisation aussi bien
pour le dépôt en couche mince que pour la réalisation de
nanostructures.
L'ablation laser apparaît donc comme la méthode
de qui s'adapte le mieux pour la croissance de tels oxydes en couches minces ou
sous forme de nanostructures avec une composition et une stoechiométrie
contrôlée, et une structure cristalline de qualité. Les
propriétés structurale, optique et électronique de tels
films d'oxydes étant fortement dépendantes de la nature et de la
concentration des défauts de structure présents dans ces
couches.
Il s'agit d'étudier la croissance par ablation laser de
l'oxyde de Zinc non dopé et dopé à
l'aluminium en films
minces, en fonction des conditions expérimentales (le type des
substrats
et le taux de dopage), et de corréler leurs
propriétés optiques (valeur du gap, transmittance) avec leurs
caractéristiques morphologiques.
Dans le premier chapitre, nous commençons par une
étude bibliographique générale et une description du
matériau étudié dans son aspect fondamental. Aussi, une
attention particulière est portée sur les applications des oxydes
transparents conducteurs (TCO).
Le deuxième chapitre décrit d'une part les
différentes étapes expérimentales suivies pour
préparer les échantillons ZnO et AZO. D'autre part les techniques
expérimentales mises en oeuvre y l'élaboration de ce travail de
thèse. En premier lieu, nous détaillons les conditions de
dépôts de sont décrites.
Dans le troisième et dernier chapitre, nous
présentons les résultats d'analyse la composition et
détermination de l'épaisseur par RBS et étude des
propriétés structurales, morphologiques et optiques des
échantillons élaborées. L'évolution de ces
propriétés physiques en fonction du dopage et du type des
substrats utilisés y est étudiée et analysée.
Enfin, nous terminons ce manuscrit par une conclusion
générale sur les résultats d'analyse expérimentale
obtenus.
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