| Titre : | Dépôt et caractérisation des couche Minces de ZnO avec différentes sources de Zinc |
| Auteurs : | Hamida Belkacemi, Auteur ; Abdallah Attaf, Auteur |
| Type de document : | Mémoire magistere |
| Editeur : | Biskra [Algérie] : Faculté des Sciences Exactes et des Sciences de la Nature et de la Vie, Université Mohamed Khider, 2011 |
| Format : | 1 vol. (73 p.) / couv. ill. en coul / 30 cm |
| Langues: | Français |
| Mots-clés: | ZnO,couches minces,spray ultrasonique,Acétate de zinc,Nitrate de zinc,Chlorure de zinc,propriété optique,propriété électriqu |
| Résumé : |
L’oxyde de zinc (ZnO) est un matériau binaire, semi-conducteur à large gap direct (3,3) ev. Vu leurs bonnes propriétés optoélectronique, les couches minces trouvent plusieurs applications telles que : cellules solaires, capteurs piézoélectrique, guides d’ondes…ect. Les films minces ZnO peuvent être élaborés par plusieurs techniques, il faut citer : spray pyrolyse, évaporation thermique, pulvérisation réactivé, sol-gel, ablation laser…ect. Dans ce travail, des couches minces de ZnO ont été par la technique de spray ultrasonique sue des substrats en verre. Nos intérêts consistent à améliorer la qualité de ces couches par l’étude de l’influence la concentration de la solution sur les propriétés structurales, optiques, afin de savoir ce que les meilleures conditions pour le beau dépôt d'oxyde de zinc par cette technique. Pour cela, nous avons utilisé trois sources de ZnO (Acétate du Zinc, Nitrate du Zinc, Chlorure du Zinc) avec variation de la concentration de la solution à 0.05 mole/l jusqu’à 0.4mole/l. Ces couches sont analysées par les techniques de caractérisation des matériaux. La diffraction des rayons X montrent que les filme déposés avec déférents sources de ZnO sont poly-cristallins, et présentent un orientation préférentielle suivant la direction (002). La microscope électronique à balayage montrent un état cde surface de ces films minces. La caractérisation optique des films a été réalisée à l’aide d’une spectrométrie UV-Visible dans la gamme spectral de 200-800 nm. A partir des spectres de transmission nous avons déduit le gap optique Eg du film de ZnO, selon la conduction d’élaboration les valeurs du gap obtenu varientChapitre IV Résultats et discussions 74 entre 3,2à3, 4ev. Les mesures électriques ont été réalisées à l’aide de la technique des deux pointes qui permettent de déduire la conductivité. |
| Sommaire : |
Introduction générale…………………………………………………………………………….1 Chapitre I: Couches minces de ZnO et technique de dépôt I-1 Les couches minces ………………………………………………………………………3 1-1-1 Bref historique sur l’application des couches minces…………………………………….3 I-1-2 procédure de dépôt des couches minces……………………………………………….. ...3 I-2 Méthode d'élaboration des couche minces……………………………………………..…..5 I-2-1 Dépôts chimiques en phase vapeur(CVD) ……...………………………………………...6 I-2-1-1 Les méthodes en phase gazeuse ……………………………………………………...6 I-2-2 Les méthodes en phase liquide(LPD) ………………...…………………………………...7 I-2-2-1 Spray pyrolyse..…………………………………………………………………………7 I-2-2-2 Sol gel…...………………………………………………………………………………7 I-2-3 Dépôts physiques en phase vapeur(PVD)…………………………………………………9 I-2-3-1 Les méthodes en milieu plasma…………………………………………………………9 I-2-3-1-1 Pulvérisation cathodique...……………………………………………………………9 I-2-3-2 Les méthodes en milieu vide poussé……………………………………………………10 I-2-3-2-1 Ablation laser…………………………………………………………………………10 I-2-3-2-2 L'épitaxie par jet moléculaire...………………………………………………………11 I-3 Matériau transparent et conducteur………………………………………………………..12 I-4 L'oxyde de zinc (ZnO) ……………………………………………………………………..12 I-4-1 Introduction ……………………………………………………………………………...12 I-4-2 Le choix du ZnO…………...……………………………………………………………..12 I-4-3 Le choix du procédé de dépôt du ZnO …………………………………………………..13 I-4-4 Synthèse bibliographique des propriétés des ZnO ……………………………………….13 I-4-4-1 Propriétés générales du ZnO……………………………………………………………13 I-4-4-1-1 Propriétés cristallographiques du ZnO……………………………………………...13 I-4-4-1-2 Structure électronique de bande……………………………………………………...16 I-4-4-1-3 Propriétés électriques du ZnO ……………………………………………………....17 I-4-4-1-4 Propriétés optiques…………………………………………………………………...18 1-4-5 Les applications du ZnO en couches minces ……………………………………………19 iI-4-1 Applications optoélectroniques…………………………………………………………...19 I-5 Différent types de défauts dans le ZnO …………….………………………………………19 Chapitre II : Elaboration des couches minces de ZnO II .Introduction …………………………………………………………………………………20 II-1 La technique de spray ultrasonique …..…………………………………………………..20 II-1-1 Pulvérisation ultrasonique des liquides ………………………………………………...20 II-1-2 Montage expérimental utilise …………………………………………………………..20 II-1-2-1 Description du rôle des éléments du montage …… ………………………………21 II-1-3 Préparation des substrats ………………………………………………………………...22 II-1-3-1 Choix du substrat de dépôt …………………………………………………………....22 II-1-3-1-1 substrats en silicium monocristallin ………………………………………………...22 II-1-3-1-2 Substrat en verre (solide glass) .. …………………………………………………...22 II-1-3-2 Nettoyage des substrats ……………………………………………………………….22 II-1-4 Préparation des solutions ………………………………………………………………..22 II-1-4-1 L’acétate de zinc ……………………………………………………………………...23 II-1-4-1-1 propriété physique ………………………………………………………………….23 II-1-4-2 Chlorure de zinc ……………………………………………………………………....23 II-1-4-2-1 propriété physique …………………………………………………………….……24 II-1-4-3 Nitrate de zinc ………………………………………………………………………...24 II-1-4-3-1 propriété physique …………………………………………………………….……24 II.1-5 Les conditions expérimentales……………………………………………………….….25 II.1-6 Déposition des couches …………………………………………………………….…..26 Chapitre III: Caractérisation des dépôts III-1 Les méthodes de caractérisation du ZnO………………………………………………....27 III-2 Mesure de l’épaisseur …………………………………………………………………… 27 III-2-1 mesures mécaniques…………………………………………………………………... 27 III-2-1-1 Profilomètre………………………………………………………………………… 28 III-2-2 mesures optiques……………………………………………………………………... 29 III-2-2-1 Ellipsométre ……………………………………………………………………..…..29 III-2-2-2 La spectroscopie UV-visible ………………………………………………………..30 III-3 Mesure des propriétés optiques ………………………………………………………. 30 III-3-1 Détermination de l'épaisseur ………………………………………………………….31 III-3-2 Détermination de l'indice de réfraction ……………………………………………......31 III-3-3 Détermination du gap optique………………………………………………………...32 iiIII-4 Mesure des propriétés structurelles ………………………………………………………34 III-4-1 La diffraction des rayons X ………………………………………………………….....34 III-4-1-1 Détermination des distances interréticulaires et des paramètres de maille………….36 III-4-1-2 Détermination des contraintes et de la taille des grains……………………………....36 III-4-1-2-1 Détermination des contraintes…………………………………………………......36 III-4-1-2-2 taille des grains………………………………………………………………….... .37 III-4-2 La microscopie électronique à balayage (MEB) ………………………………………38 III-5 Mesure des propriétés électriques……………………………………………………... …39 III-5-1 La mesure des deux pointes ……………………………………………………….... ...40 III-5-2 Mesure de la conductivité ………………………………………………………….. ...41 Chapitre IV : Résultats et discussions IV -1 Introduction ……………………………………………………………………………...42 IV-2 Effet des précurseurs avec différentes molarités sur les propriétés de ZnO 42 IV-2-1 Acétate de zinc comme précurseur :……………………………………………...........42 IV-2-1-1 Taux de croissance .…………………………………………………………………..42 IV-2-1-2 propriétés structurelles .………………………………………………………..……..42 IV-2-1-2-1. La taille de grain.. .……… …………………………………………………..........45 IV-2-1-2-2 Etude des contraintes .……………………………………………………...…........45 IV-2-1-3 Propriétés optique .…………………………………………………………………...46 IV-2-1-3-1 Mesure du gap optique .………………………………………………………. ….47 IV-2-1-3-2 Le désordre .………………… …………………………………………...............48 IV-2-1-3-3 L’indice de réfraction .……………………………………………………….........49 IV-2-1-4Propriétés électriques .…………………………………………………………..........50 IV-2- 2 Nitrate de zinc comme précurseur .……………………………………………….........51 IV-2-2-1 Taux de croissance …... …………………………………………………...…….......51 IV-2-2-2 Propriétés structurelles .……….……………………… ……………………..............54 IV-2-2-2-1 La taille de grain ..………..…………………………………………….….............54 IV-2-2-2-2 Etude des contraintes .…..………………………………………………….... …...54 IV-2-2-3 Propriétés optique .……………………………………………………………...........55 IV-2-2-3-1 .Mesure du gap optique .…………………………………………………… ..........56 IV-2-2-3-2 Le désordre .……………………………………………………………………….57 IV-2-2-4.Propriétés électriques …………………………………………………………..........58 IV-2- 3. Chlorure de zinc comme précurseur .……………………………………………........59 IV-2-3-1 Taux de croissance . ..………………………………………………….………..........59 iiiIV-2-3-2 Propriétés structurelles ..……………………………………………………………. 61 IV-2-3-2-1Taille de grain .…..………………………………………………………………….61 IV-2-3-2-2Etude des contraintes ..……………………………………………………..............62 IV-2-3-3Propriétés optiques .…..………………………………………………………… ……63 IV-2-3-3-1 Mesure de gap optique .….………………………………………………………... 64 IV-2-3-3-2 Désordre (énergie d’urbache) ..…………………………………………….... ……65 IV-2-3-4 Propriétés électriques .……..…………………………………………………... ……66 1V-2-3-4-1 La conductivité .…………………..………………………………………..............66 Conclusion générale……………………………………………………………………...…..…68 Référence……………………………………………………………………………………….69 |
| En ligne : | http://thesis.univ-biskra.dz/3475/1/MEMOIRE%20FIN%20D%27ETUDE20.04.2012.pdf |
Disponibilité (1)
| Cote | Support | Localisation | Statut |
|---|---|---|---|
| TPHY/11 | Mémoire de magister | bibliothèque sciences exactes | Consultable |
