Dépôt de couches minces de ZnS à taille des grains nanométriques dopé Cu par la méthode CBD.

Abstract

Ce travail avait pour objectif la déposition des couches minces semi-conductrices sur des substrats de verre par la technique de déposition bain chimique (CBD). Certains facteurs ont été optimisés (pH, température et temps de dépôt) pour améliorer la qualité et les propriétés des couches minces. Le dopage nous a permis d’améliorer la qualité des couches minces et de diminuer la taille des grains. La caractérisation de nos composés a été effectuée par analyse radiocristallographique (DRX) et par microscopie électronique à balayage afin de vérifier la cristallinité des échantillons, déterminer les phases en présence et la taille des grains. Les propriétés optiques des échantillons ont été déterminées par spectroscopie UV-visible, pour déterminer l’indice de réfraction et le gap. L’analyse par spectroscopie Infra-Rouge nous a permis de déterminer les groupements présents dans les différents composés. La diffraction des rayons X a montré que le ZnS apparait à partir d’une température de 85°C avec un temps de pose de 4 heures. A 90°C, l’analyse DRX montre du ZnS pur de structure sphalérite cubique. Les couches minces déposées pendant 1, 2 et 3 heures montrent une seule phase identifiée comme du ZnO de structure würtzite (hexagonale). L’utilisation d’un bouchon pour fermer le bêcher, nous a permis d’éviter l’oxydation du zinc par l’oxygène de l’air et d’améliorer la qualité des couches minces. La préparation des couches minces de ZnS dopées par le cuivre à plusieurs concentrations (1, 3, 5%) a été réalisée avec les conditions optimums d’élaboration du ZnS (T=90°C, pH=12,8 et t=4h). L’analyse DRX nous permet de confirmer la formation des solutions solide de substitution ZnS-Cu. La taille des grains de nos échantillons est nanométrique (7-50nm). La spectroscopie UV-visible nous a donnée des valeurs de transmittance comprises entre 40% et 70%. Cette dernière valeur est obtenue pour le dépôt effectué à t=5h, pH=13 et T=90°C, et pour le dopage à x=5%de Cu. L’indice de réfraction est inversement proportionnel à l’épaisseur des couches déposées et du temps de pose.par contre, l’énergie de gap augmente avec le temps et l’épaisseur de la couche.