Elaboration et Caractérisation des couches minces de ZnO dopé, déposées par pulvérisation cathodique magnétron pour des applications en optoélectronique
Institution:
Paris 13Disciplines:
Directors:
Abstract EN:
This thesis work focuses on elaboration and characterization of thin layers of ZnO, (Al, Cu and Ag) doped ZnO and multilayer of ZnO/Me/ZnO (Me: Al, Cu, Ag), deposited by RF magnetron sputtering on glass substrates, the main objective of this work was to obtain thin layers of ZnO that were both transparent in the visible region (400-800 nm), with a high conductivity. For this purpose, two parts were carried out, in the first part, a study was made on the optical properties (transparency and waveguide) according to the deposition parameters (deposition temperature, argon and oxygen rate flow). In the second part, the study is based on electrical properties by varying the type of dopant (Al, Cu or Ag), the effect of annealing and the transition from a single-layer to a multilayer structure. The XRD spectra showed that the films were polycrystalline with Wurtzite hexagonal structure, the presence of (002) peak indicates that films have a strong c-axis orientation perpendicular to the surface of substrate. The study of roughness with the AFM revealed that the films were uniform. The effect of deposition temperature on the optical properties that the undoped ZnO thin films deposited at 200°C showed better transparency. In the second part, it was found that the Al doped ZnO and the ZnO/Cu/ZnO multilayer films after annealing at 300°C, had opto-electric performance compared to other deposited structures.
Abstract FR:
Ce travail de thèse porte sur l’élaboration et la caractérisation des couches minces de ZnO non dopé et dopé avec différents dopants (Al, Cu et Ag) ainsi que les multicouches de ZnO/Me/ZnO (Me : Al, Cu et Ag), déposé par pulvérisation cathodique magnétron en mode RF sur des substrats de verres, l’objectif principal de ce travail était d’obtenir des couches minces de ZnO à la fois transparentes dans le domaine du visible, avec une conductivité élevée, dans ce contexte, deux parties ont été réalisées, dans la première partie, une étude a été faites sur les propriétés optiques (transparence et guide d’onde) en fonction des paramètres de dépôt (température de dépôt, débit d’argon et débit d’oxygène). Dans la deuxième partie, l’étude est basée sur les propriétés électriques en variant le type de dopant (Al, Cu ou Ag), l’effet du recuit et le passage d’une structure monocouche à une multicouche. Les spectres DRX montraient que les films présentaient une structure polycristalline hexagonale de type Wurtzite, et une croissance préférentielle selon le plan (002), l’étude de la rugosité avec l’AFM a révélé que les films déposés étaient uniformes. L’effet de la température de dépôt sur les propriétés optiques des films ont été étudiés et discutés dans la première partie, il a été constaté que les monocouches de ZnO non dopé déposées à 200°C présentaient une meilleure transparence. Dans la deuxième partie, il a été constaté que les structures ZnO dopé Al et le multicouche ZnO/Cu/ZnO élaborées et qui ont subi un traitement thermique après dépôt à 300°C pendant 1 heure présentaient des performances opto-électriques plus élevées, comparées aux autres structures déposées.