Synthèse et caractérisation des nanomatériaux en couches minces de ZnO élaborées par procédé d’évaporation thermique.

Abstract

Dans ce travail, des couches minces de ZnO, ZnO-Ni, ZnO-Al ayants des épaisseurs allants de quelques dizaines à quelques centaines de nanométres ont été synthétisées par le procédé d’évaporation thermique sous-vide suivi d’un traitement thermique à l’air. Le dépôt a été réalisée à partir d’une poudre de ZnO et de fragments de nickel (Ni) et d’aluminium (Al) sur des substrats en verre. Ces éléments ont été utilisés comme catalyseurs. L’évaporation par effet joule de la poudre de ZnO a été effectuée sous vide secondaire de 1.5 10..5 Torr et a une température de 1900 C. Avant de subir le traitement thermique, des couches minces de couleur brun foncé ont été obtenues. Une épaisseur de l’ordre de 80 nm a été mesurée par profilométre. L’analyse des spectres obtenus par Diffraction des Rayons X (DRX) a montré de faibles pics correspondants au Zinc (Zn) omnidirectionnel avec une structure amorphe. Ces couches initialement sombres, ont montré une faible transmission dans UV-Visible. Une résistivité électrique de 20.1 k a été mesurée par la technique des quatre pointes. Après traitement thermique des couches de Zn sous aire libre à des températures allant de 100 C à 600 C, les échantillons sont devenus clairs et transparents. L’analyse par spectrophotométrie a révélé une transmission dans le visible atteignant 80%. L’analyse DRX a détecté la présence de pics spécifiques au ZnO confirmant l’oxydation complète des couches de Zn. Les propriétés optiques, mécaniques (nanoindentation) et électriques des différentes couches de ZnO, ZnO-Ni, ZnO-Al ont été étudiés en fonction de la température de recuit. Une analyse au MEB nous a renseigné sur la morphologie de surface.