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Réalisation d'un capteur de gaz MOX

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par Mansour BENDIMERAD
Université des Sciences et de la Technologie d'Oran - Magister en Physique 2009
  

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III.3.1 Relation résistance épaisseur de couches

La variation du temps de dépôt (augmentation de l'épaisseur des couches minces métalliques), va se répercuter sur la résistance du mini four, puisque la relation qui relie la résistance à l'épaisseur s'écrit comme suit :

= ñ L / l e (3.1)

R, ñ, L, l et e sont respectivement la résistance, la résistivité, la longueur et la largeur de l'échantillon et l'épaisseur de l'échantillon.

Si le temps de dépôt est plus long - il y'aura plus d'atomes qui arriverons sur la surface du substrat donc un accroissement de l'épaisseur, ce qui conduit à une diminution de la résistance.

Par conséquent, si on remplace les valeurs des épaisseurs trouvées dans le tableau III.1 dans la relation (3.1), on trouve les résistances suivantes :

- Pour la série S1 : R0 = 3.2 ?.
- Pour la série S2 : R0 = 1.5 ?.

Ces deux résultats ne concordent pas avec les valeurs mesurées expérimentalement, la raison est que probablement au cours de l'élaboration des couches minces métallique pour des temps de dépôt relativement court on aura la formation d'une couche d'oxyde parasite qui fait augmenter la résistance de ces couches.

 

(a)

 

(b)

Figure III.8. Représente la variation de la résistance des couches minces métallique en
fonction du temps de dépôt. (a) Nickel, (b) Tungstène.

Remarque 2 :

Les couches minces métalliques que nous avons élaborées (dépôt de Ni plus dépôt de W) présentent un caractère ohmique dans la relation qui relie courant à la tension comme indiqué sur la figure III.9.

 

(a)

 

(b)

Figure III.9. Représente le caractère ohmique des plaques chauffantes des séries : (a) S1, (b)
S2.

Discussion :

Pour des raisons objectifs et techniques et en préambule de notre expérimentation, notre choix s'est porté sur le nickel (Ni) en temps qu'élément chauffant ; alors nous avons constaté qu'au bout du deuxième essai, nonobstant la présence d'une couche de SiO2 isolatrice, la plaque chauffante à grillée.

Des lors, obligation nous est faite de trouver un métal présentant une bonne conductivité avec un coefficient de température de la résistance positive, et dont les caractéristiques avoisines ceux du Nickel [31]. Notre choix s'est porté sur le Tungstène (W).

III.4 Type de conductivité dans l'oxyde de zinc non dopé et dopé

La détermination thermoélectrique du type de conductivité de nos couches minces d'oxyde de zinc non dopé et dopé par la technique de l'électrode chauffée nous a permis de confirmer que nos couches minces de ZnO non dopé et dopé à l'aluminium présentent une conductivité de type n (conductivité dues aux électrons). Tendis que la couche mince de ZnO dopé de cuivre présente une conductivité de type p (conductivités dues aux trous). Comme indiqué dans le tableau III.5.

Tableau III.5. Résultat des mesures de conductivité.

Couche mince d'oxyde de zinc

Type de conductivité

ZnO non dopé

n

ZnO : 3% Al

n+

ZnO : 1% Al

n+

ZnO : 1% Cu

p

III.5 Résultat des caractérisations structurelles et morphologiques des oxydes de zinc (ZnO) et oxyde de silicium (SiO2)

III.5.1 Diagramme de diffraction de rayon X des couches minces de ZnO non dopé et dopé

On a pu déterminer les propriétés structurelles des couches minces de ZnO grâce un diffractomètre de RX à poudres avec détecteur linéaire et chambre en température 100-400 k (Bruker). Dont les diagrammes sont présents sur la figure III.9.

 

(a)

 

(b)

 

(c)

Figure III.10. Spectres de diffraction de rayon X des couches minces de : ZnO non dopé (a),
ZnO dopé Cu 1% (b) et ZnO dopé Al 1% (c).

Les pics du spectre DRX indiquent que tous les films obtenus sont poly cristallins avec une structure hexagonale wurtzite [32] et une orientation préférentielle d'axe c perpendiculaire au substrat.

On n'a pas observé une grande différence significative pour les couches minces non dopées et dopées Al et Cu. Les trois spectres représentent le pic dominant (002) qui est situé à 2è = 34.11° pour le ZnO non dopé, à 34.26° pour le ZnO dopé Cu 1% et à 34.41° pour le ZnO dopé Al 1%, respectivement. Des auteurs attribuent ce décalage à la substitution de zinc par l'aluminium et le cuivre dans la structure hexagonale [33] [34] [35].

La croissance selon les plans (002) est à l'origine de la phase stable du ZnO, correspondant au minimum d'énergie (-5.416 eV)/mol [22].

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"Je ne pense pas qu'un écrivain puisse avoir de profondes assises s'il n'a pas ressenti avec amertume les injustices de la société ou il vit"   Thomas Lanier dit Tennessie Williams