Morphologie et Tenue mécanique de Couches d'oxydes conducteurs (TCO) et leurs Applications

Abstract

Ces dernières années, de nombreuses recherches ont été menées sur les oxydes transparents conducteurs, dont l'oxyde de zinc ZnO. Ce dernier a attiré l’attention d’un grand nombre de scientifiques et chercheurs pour ses différentes propriétés telles que structurale, morphologique, non-toxicité, stabilité physique et chimique, biocompatibilité, et ses propriétés piézoélectriques et pyroélectriques. En raison de ses propriétés exceptionnelles, le ZnO a été utilisé dans diverses applications, notamment comme diodes électroluminescentes, capteurs de gaz et super condensateurs, et cellules photovoltaïques, etc. Il existe de nombreuses méthodes d'élaborations de couches minces de ZnO, cependant dans ce travail nous avons utilisé l’électrodéposition, une méthode chimique afin d’élaborer des films minces de ZnO, Le présent travail consiste en l'élaboration et la caractérisation des couches minces de ZnO avec différentes morphologies et structures, pour cela nous avons déposé le ZnO sur trois substrats différents, un verre conducteur ITO, le silicium de type n, et le cuivre avec différent temps de dépôts (pour les couches déposées sur n-Si et Cu) et avec recuits pour celles sur n-Si. Le dépôt sur le substrat ITO a été fait afin de calculer l’énergie de gap en utilisant le spectrophotomètre UV-visible, la valeur obtenue est de 3,28 eV. L’étude structurale des couches de ZnO déposées a été faite en utilisent le diffractomètre des rayons X (DRX), qui montre une structure hexagonale avec une orientation préférentielle selon le plan (002) pour la couche déposée sur n-Si, et une structure Cubique pour la couche déposée sur Cu. Nous avons calculé différents paramètres tels que les paramètres de maille, la taille cristalline, l’espace inter-planaire, le volume de la cellule, la densité de dislocation et la microdéformation. Les structures obtenues diffèrent en fonction du substrat, du temps de dépôts et de la température de recuits. La caractérisation morphologique a été effectuée par microscopie électronique à balayage MEB. L’application de nos échantillons n-Si/ZnO sans et avec recuit à 400°C nous a donné une bonne réponse comme électrode super capacitive dans une solution électrolytique. On a utilisé la voltamètrie cyclique pour calculer la capacité spécifique de nos électrodes qui a donné une capacité de l’ordre de 218 et 185 mF/g pour les deux structures sans et avec recuit.