III.3.1 Relation résistance épaisseur de
couches
La variation du temps de dépôt (augmentation de
l'épaisseur des couches minces métalliques), va se
répercuter sur la résistance du mini four, puisque la relation
qui relie la résistance à l'épaisseur s'écrit comme
suit :
= ñ L / l e (3.1)
R, ñ, L, l et e sont respectivement la
résistance, la résistivité, la longueur et la largeur de
l'échantillon et l'épaisseur de l'échantillon.
Si le temps de dépôt est plus long - il y'aura plus
d'atomes qui arriverons sur la surface du substrat donc un accroissement de
l'épaisseur, ce qui conduit à une diminution de la
résistance.
Par conséquent, si on remplace les valeurs des
épaisseurs trouvées dans le tableau III.1 dans la relation (3.1),
on trouve les résistances suivantes :
- Pour la série S1 : R0 = 3.2 ?.
- Pour la
série S2 : R0 = 1.5 ?.
Ces deux résultats ne concordent pas avec les valeurs
mesurées expérimentalement, la raison est que probablement au
cours de l'élaboration des couches minces métallique pour des
temps de dépôt relativement court on aura la formation d'une
couche d'oxyde parasite qui fait augmenter la résistance de ces
couches.
Figure III.8. Représente la variation
de la résistance des couches minces métallique en
fonction du
temps de dépôt. (a) Nickel, (b) Tungstène.
Remarque 2 :
Les couches minces métalliques que nous avons
élaborées (dépôt de Ni plus dépôt de W)
présentent un caractère ohmique dans la relation qui relie
courant à la tension comme indiqué sur la figure III.9.
Figure III.9. Représente le
caractère ohmique des plaques chauffantes des séries :
(a) S1, (b)
S2.
Discussion :
Pour des raisons objectifs et techniques et en
préambule de notre expérimentation, notre choix s'est
porté sur le nickel (Ni) en temps qu'élément chauffant ;
alors nous avons constaté qu'au bout du deuxième essai,
nonobstant la présence d'une couche de SiO2 isolatrice, la plaque
chauffante à grillée.
Des lors, obligation nous est faite de trouver un métal
présentant une bonne conductivité avec un coefficient de
température de la résistance positive, et dont les
caractéristiques avoisines ceux du Nickel [31]. Notre
choix s'est porté sur le Tungstène (W).
III.4 Type de conductivité dans l'oxyde de zinc non
dopé et dopé
La détermination thermoélectrique du type de
conductivité de nos couches minces d'oxyde de zinc non dopé et
dopé par la technique de l'électrode chauffée nous a
permis de confirmer que nos couches minces de ZnO non dopé et
dopé à l'aluminium présentent une conductivité de
type n (conductivité dues aux électrons). Tendis que la
couche mince de ZnO dopé de cuivre présente une
conductivité de type p (conductivités dues aux trous).
Comme indiqué dans le tableau III.5.
Tableau III.5. Résultat des mesures de
conductivité.
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Couche mince d'oxyde de zinc
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Type de conductivité
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ZnO non dopé
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n
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ZnO : 3% Al
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n+
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ZnO : 1% Al
|
n+
|
|
ZnO : 1% Cu
|
p
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III.5 Résultat des caractérisations
structurelles et morphologiques des oxydes de zinc (ZnO) et oxyde de silicium
(SiO2)
III.5.1 Diagramme de diffraction de rayon X des
couches minces de ZnO non dopé et dopé
On a pu déterminer les propriétés
structurelles des couches minces de ZnO grâce un diffractomètre de
RX à poudres avec détecteur linéaire et chambre en
température 100-400 k (Bruker). Dont les diagrammes sont présents
sur la figure III.9.
Figure III.10. Spectres de diffraction de
rayon X des couches minces de : ZnO non dopé (a),
ZnO dopé Cu
1% (b) et ZnO dopé Al 1% (c).
Les pics du spectre DRX indiquent que tous les films obtenus
sont poly cristallins avec une structure hexagonale wurtzite
[32] et une orientation préférentielle d'axe c
perpendiculaire au substrat.
On n'a pas observé une grande différence
significative pour les couches minces non dopées et dopées Al et
Cu. Les trois spectres représentent le pic dominant (002) qui est
situé à 2è = 34.11° pour le ZnO non dopé,
à 34.26° pour le ZnO dopé Cu 1% et à 34.41° pour
le ZnO dopé Al 1%, respectivement. Des auteurs attribuent ce
décalage à la substitution de zinc par l'aluminium et le cuivre
dans la structure hexagonale [33] [34] [35].
La croissance selon les plans (002) est à l'origine de la
phase stable du ZnO, correspondant au minimum d'énergie (-5.416
eV)/mol [22].
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