Elaboration par voie sol-gel et caractérisation des films minces à base de PbTiO3 et de ZnO

Abstract

Les travaux de recherche ayant trait aux matériaux diélectriques, surtout massifs, sont développés depuis deux décennies au Laboratoire de Physique Théorique et Appliquée (LPTA, FSDM-FES). Le présent travail, qui s'insère dans le cadre de ces travaux, consiste en l'utilisation d'un procédé sol-gel couplé à la technique de spin-coating pour réaliser des échantillons sous forme de films minces de quelques centaines de nanomètres d’épaisseur. Deux catégories de matériaux présentant un grand intérêt technologique ont été choisies à cet effet, la première est basée sur le titanate de plomb (PbTiO3) qui appartient à la famille des ferroélectriques dont l'accent a été mis en particulier sur l'amélioration de leur transparence optique par dopage avec différents éléments chimiques, à savoir le lanthane et le cérium, tandis que la deuxième catégorie est basée sur l'oxyde de zinc (ZnO) qui appartient à la famille des semiconducteurs, dont l'objectif principal d'étude a été le renforcement de l’orientation des cristallites des films suivant la direction cristallographique [002] perpendiculaire au substrat. En outre, le taux d’incorporation des éléments, comme le cuivre et l’europium, dans la matrice de ZnO a été étudié par la diffraction des rayons X et l'ellipsométrie spectroscopique. Ont été également effectués des ajustements des courbes expérimentales, issues de la spectroscopie d’ellipsométrie infrarouge appliquée aux films minces de ZnO pur et dopé, en utilisant la méthode des moindres carrés, via l'algorithme de Levenberg–Marquardt, afin de déterminer l'épaisseur des films minces, les fréquences des modes normaux de vibration, ou en général les fonctions diélectriques du film mince et du substrat.