II.8. Les dopants du ZnO :
II.8.1. Dopage n du ZnO :
Il y a deux groupes des dopants de type n : Groupe III:
Al, Ga, In
En substitution sur les sites Zn. Conductivité
élevée ex : 6.2 10-4 (cm)-1 Groupe
VII: Cl, I
En substitution sur les sites O.
II.8.2. Dopage p du ZnO :
Groupe I : Li, Na, K, Cu, Ag.
Lacunes des sites Zn (pb solubilité faible, niveau profond
dans le gap, pb en interstitiel : donneurs)
Groupe V : N, P, As
Lacunes en site O. (faible contribution à la conduction
p). L'approche Azote (N) est la plus prometteuse.
N2, N2O, NH3, Zn3N2.
Le dopage p du ZnO est un challenge important et une des clefs du
développement des composants en ZnO.
Non intentionnellement dopé le ZnO est un semiconducteur
de type n.
Type n :
· Zn en site O.
· Zni en site interstitiel.
· Lacune O, Vo.
· Présence de H
En général les semiconducteurs ZnO, GaN, ZnS, ZnSe
sont aisément dopés n et très difficilement p. (sauf pour
ZnTe) [71].
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Chapitre III
Caractérisation des
Dépôts
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Dans ce chapitre nous donnerons une description des diverses
méthodes de dépôt des couches minces et qui sera suivie
d'une étude bibliographique sur les oxydes transparents conducteurs
(TCO), dont l'oxyde de zinc (ZnO) fait partie.
III. Les méthodes des caractérisations
:
ZnO est un matériau très sensible aux
conditions de préparation. Par conséquent il ne suffit pas de
réaliser un banc de dépôt, aussi sophistiquée
soit-elle, pour être certain d'obtenir un matériau ayant de bonnes
propriétés optoélectroniques. Un réel travail
d'optimisation est nécessaire pour définir les meilleures
conditions de préparation, ce qui exige une analyse systématique
(statistique) des propriétés optiques et électriques du
matériau élaboré.
Donc pour l'étude de ZnO, il est nécessaire
d'effectuer différentes caractérisations, pour optimiser et
observer l'influence de nos paramètres de dépôts qui sont
entre autres: L'influence des sources du dopant (aluminium, indium, pourcentage
de dopage .... etc.). C'est dans ces buts que ces couches ont été
analysées par différentes techniques de caractérisations
des matériaux. La caractérisation des couches ZnO s'appuie sur
des méthodes fort variées :
· La diffraction de rayons X (DRX), pour la
caractérisation structurale.
· La spectrophotométrie UV- VIS -NIR pour
l'étude de la transmittance.
· La spectrophotométrie photoluminescence.
· L'Ellipsométrie pour les mesures
d'épaisseurs.
· La technique de deux pointes pour les mesures
électriques.
Nous présentons les différentes techniques
auxquelles nous avons eu recours pour caractériser notre
matériau.
III.1. Caractérisations optiques :
Les méthodes optiques permettent de caractériser
un grand nombre de paramètre. Elles présentent l'avantage sur les
méthodes électriques, d'être non destructives et de ne pas
exiger la réalisation, toujours délicate, de contacts
ohmiques.
On peut distinguer deux types de méthodes optiques :
· Les méthodes qui étudient la réponse
optique du matériau à une excitation telle que photo et
cathodo-luminescence.
· Les méthodes qui analysent les
propriétés optiques du matériau telles que ; les mesures
de transmittance et de réfléctance, et les mesures
éllipsomètriques. Ces mesures spectroscopiques permettent de
déterminer l'indice de réfraction optique, l'épaisseur du
matériau et le gap optique.
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