Couches minces nanocristallines et texturées d’oxyde de Zinc préparées par Sol-Gel

Abstract

Ce travail de mémoire porte sur l’élaboration et la caractérisation de couches minces de ZnO non dopées et ZnO:Al dopé avec de l’aluminium (0.5% à 2%) déposées sur des substrats en verre préalablement nettoyés par une méthode de chimie douce ; le Sol-Gel et la technique de dépôt dip-coating «Trempage-Tirage». La préparation de la solution consiste à mélanger un précurseur d'acétate de zinc dihydraté avec de l’éthanol ou le méthanol comme solvant et le Methanolamine ou le Diéthanolamine comme stabilisateur. Le dopage a été réalisé en utilisant le nitrate d’aluminium. Les films transparents obtenus par dip-coating , ont subi un séchage à 120°C et 450°Cet 500°C pendant 10 minutes. Nous avons appliqué l’opération immersion-retirage et puis le séchage plusieurs fois : 5-7-9-11 fois dans le cas non dopé, et jusqu'à 20 fois dans le cas dopé. Les films obtenus sont traités finalement, à une température plus élevée (450 et 500°C) pendant 2h. Les couches fabriquées ont été ensuite analysées par plusieurs techniques : la diffraction des rayons X (DRX) pour analyser la structure des films, la microscopie à force atomique (AFM) pour l’étude de la morphologie et de la rugosité des surfaces, la spectrophotométrie UV-visible pour déterminer les propriétés optiques des couches minces et la méthode des quatre pointes pour déterminer les propriétés électriques (la résistivité) La DRX a permet de confirmer la formation de films nanocristallins ZnO de structure hexagonale de type wurtzite avec une orientation préférentielle suivant (002). La taille des cristallites de ZnO varie de 15 à 24 nm. La caractérisation par spectrophotométrie UV-Visible des couches minces élaborées a montré que touts les films présentent une transmission optique de 60 à 80% dans le visible. Le dopage avec 2% d’Al donne une résistivité minimale.