Elaboration et caractérisation de couches minces ZnOdopées en aluminium déposées par spray ultrasonique

Abstract

يعتبر أكسيد الزنك نصف ناقل ذو عصابة ممنوعة واسعة ومباشرة (Ve3.28) ذو خواص كهروضوئية جيدة هذه الشرائح لها تطبيقات عديدة منها: الخلايا الشمسية، كاشف الغازات، موصل للأمواج ....الخ. أنجزت هذه الشرائح بعدة طرق منها: الرش المهبطي، الرش فوق الصوتي، التبخر الحراري، البتر بالليرز.....الخ. في هذا العمل حضرت شرائح ((ZnO و (ZnO,AL) بطريقة الرش فوق الصوتي على صفائح من الزجاج و السليسيوم و الهدف من هذا العمل هو دراسة تأثير التطعيم على الخصائص الفيزيائية بحيث نغير نسبة التطعيم من 0-6 % ثم حللت هذه الشرائح بعدة تقنيات كالتالي :  الخصائص الضوئية لهذه الشرائح حققت بمطيافة Uv-visible في المجال nm 200 إلى nm 800 حيث سمحت لنا بتحديد السمك و العصابة الممنوعة لهذه الشرائح. حيث بينت أن الطبقات شفافة في المحال المزئي و غير شفافة في المجال ما فوق الأشعة البنفسجية حيث تحصلنا على طول العصابة يتراوح بين[ev 3.29-ev 3.14] و سمك الشريحة nm 286.78 .  انعراج الاشعة السينية سمح لنا بدراسة الخصائص البنيوية من خلال أطياف الأشعة قمنا بحساب حجم الحبيبات و الاجهادات المتكونة في هذه الشرائح . حيث بين لنا طيف الأشعة السينية أن الشرائح مبلورة حتى النسبة 4 % أما عند النسب 6%، 5% فالشرائح غير مبلورة .  درست الخصائص الكهربائية بتقنية deux point حيث سمحت لنا بإيجاد الناقلية الكهربائية حيث وجدنا أن الناقلية الكهربائية تتراوح بين 1ˉ1,92E-05-0.023(Ω.cm) Dans ce travail nous avons préparé des couches minces de l’oxyde de zinc ZnO dopées à l’aluminium et non dopées par la technique spray ultrasonique sur des substrats en verre et de silicium (Si) à partir de l’acétate de zinc dissous dans une solution de méthanol. Les propriété physique de ces couches ont été étudiées en fonction de certains paramètres expérimentaux tel que la température du substrat et la concentration d’aluminium dans la solution …ETC Notre intérêt consiste à améliorer la qualité de ces couches par l’étude de l’influence des dopants sur les propriétés structurales, optiques et électriques afin d’obtenir des couches transparentes et conductrices. Pour cela, nous avons utilisé la source de dopant (ALCl 3 ,6H 2 O). Le taux de dopage a été varié de 0 à 6% . * La caractérisation optique des films a été réalisée à l’aide d’une spectrométrie UVVisible dans la gamme spectrale allant de 200 à 800 nm. L’analyse des spectres de transmittance nous a permis de déterminer l'épaisseur et les gaps des films. A partir des spectres de transmittance nous avons déduit les gaps optiques E g des films de ZnO. Selon les conditions d’élaboration les valeurs des gaps obtenues varient entre 3.14 à 3.29 eV. Et l'épaisseur égal 286.78nm. l'indice de réfraction égal environ 1.92 * Les spectres de diffraction des RX montrent à partir des pics du spectre que tous les couches de ZnO non dopée et dopée son polycristalins et amorphes avec une structure hexagonale wurtizite et d'une orientation préférentielle (002) d'axe c perpendiculaire au substrat. D'autre part, l'analyse de ces couche on observe une décalage de bic (002) pour les film dopé aluminium. * Les mesures électriques ont été réalisées à l’aide de la technique des deux pointes qui permet de déduire la conductivité électrique est varie entre 1,92E-05– 0.023 (Ω.cm)-1