Contribution à l’étude des propriétés structurales, optiques et électriques des couches minces de l’oxyde de zinc (ZnO) dopé ( fluor, indium, aluminium et néodyme )

Abstract

L’oxyde de zinc (ZnO) est un matériau TCO possédant des propriétés physiques intéressantes qui le placent parmi les matériaux les plus prometteurs pour l’utilisation dans différents domaines tels que la piézoélectricité, l’effet photovoltaïque, l’optoélectronique… Dans ce travail de thèse, nous avons préparé des couches minces, de ZnO non dopées et dopées (fluor, indium, aluminium et néodyme) sur des substrats de verre par la technique de pulvérisation chimique réactive spray. Les couches obtenues ont été analysées par diverses techniques de caractérisation structurale, optique et électrique. La diffraction des rayons X a montré que toutes les couches sont polycristallines avec une structure hexagonale de type würtzite et une orientation préférentielle suivant le plan (002). Les images de microscopie électronique à balayage et à force atomique (MEB et MFA) ont permis d’observer l’effet du dopage sur la taille des grains et la rugosité de la surface. Les analyses par spectroscopie de rétrodiffusion de Rutherford (RBS) nous ont permis d’accéder aux taux de dopage effectif ainsi qu’à la répartition du dopant dans la couche. Quant aux mesures spectrophotométriques dans le domaine UV-visible-PIR, elles ont montré que toutes les couches ont une transmission élevée d’environ 80% et que l’énergie du gap est d’environ 3.2 eV. Les mesures d’effet Hall ont présenté une conductivité électrique de type n. Les meilleures valeurs de la résistivité électrique sont de l’ordre de 10-3-¬10-2 cm, comparables aux valeurs de la littérature.