Optimisation des dépôts sur des substrats flexibles d’oxydes transparents conducteurs nanostructurés à base de ZnO

Abstract

Dans ce travail de thèse, nous avons utilisé la technique de pulvérisation cathodique RF-magnétron pour déposer des OTC nanostructurés à base de ZnO sur les substrats flexibles de PEN. Les nanopoudres de ZnO dopé Al avec différents rapports [Al]/[Zn](0, 1, 2, 3 et 4 %) ont été synthétisées par le procédé sol-gel suivi d’un séchage supercritique, et ont été utilisées comme cibles dans la technique de pulvérisation. Les poudres synthétisées ont été analysées par diverses techniques structurales et morphologiques. Les résultats obtenus ont montré que toutes les poudres sont polycristallines avec une structure hexagonale de type würtzite, de taille nanométrique et de haute pureté. Les propriétés structurales, optiques et électriques des couches minces déposées avec différentes concentrations d’aluminium et différentes épaisseurs ont été étudiées. Les résultats obtenus de DRX ont montré que tous les films déposés ont une structure hexagonale de type würtzite avec une orientation préférentielle selon l’axe c perpendiculaire à la surface de substrat. Les images de coupe transversale obtenues par MEB ont révélé une structure nanocolonnaire des couches minces. Le pourcentage atomique des éléments dans les films était à peu près le même que celui dans la cible de nanopoudres. Les meilleures propriétés électriques mesurées par effet Hall et la technique des quatre pointes sont ρ= 4 ×10−4 Ω.cm, μ= 22 cm2.V−1.s−1, elles ont été obtenues pour les échantillons de ZnO:Al de 500 nm d’épaisseur avec une teneur d’aluminium de 2%. Les couches minces présentent une transmission moyenne de 80% avec le substrat PEN dans la région visible. Les résultats de photoluminescence ont montré que les atomes interstitiels de Zn, sont plus dominants que les autres défauts.