elaboration et caractérisation de couches minces d’oxyde de zinc dopées et codopées (al, mg, sn) pour des applications en photovoltaïque

Abstract

Ce travail de thèse consiste à synthétiser et caractériser des films minces d’Oxyde de Zinc (ZnO) non dopés, dopés et codopés par les éléments Al, Mg et Sn en adoptant la technique sol-gel associée au spin coating. Au cours de ce travail, nous avons optimisé les paramètres de dépôt tels que: la concentration du précurseur de zinc, le temps de vieillissement de la solution de dépôt, le nombre de cycle de dépôt, la température de recuit des films et le taux de dopage et du co-dopage. Cette optimisation a été menée par plusieurs techniques d’analyse : la diffraction des rayons X (DRX), la microscopie électronique à balayage, la microscopie à force atomique (AFM), la microanalyse EDX, la spectroscopie UV-visible, la photoluminescence (PL) et les mesures électriques par effet Hall ainsi que la méthode des quatre pointes. Ce travail nous a permis de maîtriser l’élaboration des gels à base d’acétate de zinc, d’éthanol et de monoétanolamine permettant de déposer des couches minces de ZnO hautement cristallisées selon la structure hexagonale würtzite avec une direction préférentielle selon l’axe C. Ces couches sont parfaitement transparentes avec une transmittance supérieure à 90%, une énergie de gap qui varie entre 3.28 eV et 3.66 eV aboutissant à un élargissement de la fenêtre optique en longueurs d’onde de 40nm. Une émission intense dans le vert a été observée sur les couches dopées étain à un taux de 2% et une meilleure luminescence ainsi qu’une bonne conductivité électrique d’environ 2.5 S.cm-1 sont observées pour les couches dopées Al à 1%.