elaboration et caracterisations des couches minces zno par pyrolyse-pulverisation par ultrasons et applications

Abstract

Les couches minces d’oxyde de zinc ont été préparées par (USP) technique utilisant l’acétate de zinc dihydraté dissous dans du méthanol, l’éthanol et l’eau désionisée. Un certain nombre de techniques ont été utilisées pour caractériser les couches minces de ZnO et Zn1-xMgxO. Un suivi de la cinétique de transformation de la réaction de décomposition de l’acétate de Zinc désionisé a permis de cerner les conditions du processus de croissance de nos couches minces. L’augmentation de la température de dépôt a entrainé un changement des orientations préférentielles de (100) à (002) avec une étape intermédiaire semblable à une structure de poudre. Les films ont montré différentes morphologies de la surface des grains qui sont tributaires de la température de dépôt. L’augmentation de la pression d’eau dans la solution de départ a facilité la décomposition thermique de la réaction ce qui a entraîné la formation de ZnO avec des caractéristiques très intéressantes à savoir production d’un axe c d’orientation préférentielle. Les mesures optiques ont révélé que les films ont un maximum de transmission au environ de 90% et un gap direct large de 3.26eV. Les mesures de Photoluminescence ont montrés l’existence de bandes d’émission UV et verte. Un "red-shift" à proximité du bord de la bande (NBE) a été observé avec l’augmentation de la température du substrat et a été attribué à la contrainte intrinsèque de compression présente dans les films. Il a été confirmé que les lacunes d’oxygène (Vo) sont le facteur prépondérant des causes des fortes émissions visibles. De plus il a été intéressant de trouver que l’intensité de l’émission verte à ~ 2.5 eV a augmenté remarquablement quand les films minces de ZnO ont été déposés à 320°C. La raison pourrait être les lacunes d’oxygène, les contraintes intrinsèques, la proportion surface –volume et la porosité dans les échantillons qui augmentent à basse température du substrat .La résistivité suit le même comportement que l’intensité de l’émission verte. Un nouveau mécanisme de luminescence basé sur la recombinaison liée aux lacunes d’oxygène dans les conditions Zn- riche ou stoechiométriques a été donc proposé. La bande interdite de ces mêmes couches minces mais dopées au magnésium a pu être contrôlée de 3.26 eV à 3.93 eV pour des teneurs en Mg variant (de x = 0.00 à x = 0.30). Le mode de vibration autour de 520 cm-1 a été également observé dans les films minces de Zn1-xMgxO. Une diminution du paramètre (c) et un décalage vers le bleu avec l’augmentation de la teneur en Mg ont été reportés.