IV.3.2.Etude des contraintes :
D'une manière générale, la
température de dépôt et la présence des
impuretés sont des moyens très efficaces pour réduire les
contraintes internes des matériaux élaborés sous forme de
couches minces. Les contraintes dans les films ZnO ont été
estimées à partir de l'exploitation du décalage de la
position du pic (002) des spectres de diffraction X par rapport à
34°. Les valeurs des contraintes trouvées dans nos couches sont
situées entre 0.109 GPa et 0.125 GPa. La présence des contraintes
extensives est probablement due à l'insertion d'atomes étrangers
dans le réseau cristallin (les atomes des dopants en position
interstitielle....).
L'augmentation de la cristallinité et de la taille des
grains dans une couche mince de ZnO est à l'origine de la diminution des
contraintes.
IV.4. Propriétés Optiques :
Les caractérisations optiques ont été
basées sur la spectroscopie de transmission dans l'UV-Visible. En effet,
comme il a été détaillé dans le chapitre
précédent, l'exploitation des spectres nous permet de calculer le
gap optique. Sur les figures IV.6, IV.7 et IV.8 sont regroupés les
spectres de transmission, dans la gamme de 200 à 800 nm, des films
élaborés avec les différents dopants : Al(NO3)3,
Al2(SO4)3, et InCl3 respectivement. De plus, chaque figure
représente des pourcentages de dopage différents. Bien que
l'allure générale des spectres soit identique, ceux-ci sont
composés de deux régions:
Une région de forte transparence située entre
400 et 800nm, la valeur de la transmission est de l'ordre de 75 à 85%.
Cette valeur, rapportée par plusieurs auteurs [67], confère aux
couches minces de ZnO, dopé et non dopé, le caractère de
transparence dans le visible. Dans cette gamme de longueur d'onde, on observe
des franges d'interférences dans le cas des films élaborés
avec une température de substrat fixe (350 °C). Ces franges,
caractérisées par les ondulations des courbes, sont dues à
la réflexion multiple du rayonnement sur les deux interfaces du film. Ce
résultat indique que les films préparés avec ces
conditions sont homogènes et
de surfaces lisses. Ceci confirme que les températures
de dépôt optimales permettant d'obtenir des films ZnO
transparents, uniformes et stoechiométriques se situent au voisinage de
350°C. Notons que le choix de cette température de substrat optimum
est basé sur les travaux antérieurs réalisés au
sein de notre équipe par Baghriche [Magister]
Une région de forte absorption. Cette région
correspond à l'absorption fondamentale (ë<400nm) dans les films
de ZnO dopés et non dopés. Cette absorption est due à la
transition électronique inter bande. La variation de la transmission
dans cette région est exploitée pour la détermination du
gap. D'autre part, on observe, avec l'augmentation de pourcentage de dopage, un
décalage du seuil d'absorption vers les grandes énergies. Ce
décalage est dû à l'accroissement de la concentration des
porteurs libres dans le matériau [9]. Le décalage dans le seuil
d'absorption est aussi égalà la variation du gap ÄEg qui est
exprimé par la relation suivante [72] :
2
2
3
h
*
(3 )
n ?
8
AEg =
m
où h, m* et n sont respectivement la constante de
Planck, la masse effective des porteurs et la concentration des
électrons libres.
Cette relation montre que la variation du gap est,
principalement, causée par la concentration des électrons libres.
Par conséquent, les films préparés avec une
température de substrat de 350 °C et différents pourcentages
de dopage contiennent une concentration élevée
d'électronslibres [59] ce qui est, comme il sera montré dans la
suite de ce chapitre, en parfait accord avec la variation de leur gap optique
et leur conductivité électriques.
100
80
Transmittance (%)
60
40
20
ZnO non dope
ZnO dope 2% Al(NO3)3 ZnO dope 4% Al(NO3)3 ZnO dope 6% Al(NO3)3
ZnO dope 8% Al(NO3)3
0
300 400 500 600 700 800
Longueur d'onde (nm)
Figure IV.6 : Variation de la
transmittance des films de ZnO dopés avec Al (NO3)3
en fonction de la
longueur d'onde.
100
80
Transmittance (%)
60
40
20
ZnO non dope
ZnO dope 2% Al(SO4)3 ZnO dope 4% Al(SO4)3 ZnO dope 6% Al(SO4)3
ZnO dope 8% Al(SO4)3 ZnO dope 10% Al(SO4)3
0
300 400 500 600 700 800
Longueur d'onde (nm)
Figure IV.7 : Variation de la
transmittance des films de ZnO dopés avec Al2(SO4)3
en fonction de la
longueur d'onde.
300 400 500 600 700 800
Transmittance (%)
40
60
20
0
ZnO non dope ZnO dope 2% In ZnO dope 4% In ZnO dope 6% In ZnO
dope 8% In
Longueur d'onde (nm)
Figure IV.8 : Variation de la
transmittance des films de ZnO dopés avec In Cl3
en fonction de la
longueur d'onde.
| 
