Préparation et caractérisation de l'hétérojonction n-ZnO/p-Si

Abstract

Le but de travail était de préparer puis de caractériser des hétérojonctions « n-ZnO/pSi », réalisées par dépôt de couches minces de ZnO par pulvérisation cathodique DC sur des substrats p-Si de faible résistivité. Cette étude a été réalisée en faisant varier le débit d'argon lors du dépôt, entre 0,5 sccm et 2,5 sccm. Plusieurs propriétés physiques des couches minces de ZnO ont été analysées ; il s'agit des propriétés optiques, structurales et électriques. Les résultats obtenus montrent que les couches polycristallines de ZnO croissent suivant une structure cristalline hexagonale de type Wurtzite, et que la transmittance dans le domaine visible est comprise entre 77% et 83%. De plus, nous avons montré que le gap optique reste pratiquement constant indépendamment du débit d'argon (Eg ˜ 3,28 eV). Les mesures électriques nous ont permis d'étudier d'une part les propriétés électriques des couches de ZnO (en particulier l'évolution de la conductivité en fonction de la température, pour les différents débits d'Ar) et, d'autre part, les caractéristiques courant-tension des hétérojonctions n-ZnO/p-Si élaborées, en fonction de la température (I-V-T) et pour différents débits d'Ar. Les résultats montrent que les couches de n-ZnO relatifs aux débits intermédiaires (0,1 et 2,0 sccm) et ont des énergies d'activation relativement faibles. Par ailleurs, l'évolution des caractéristiques courant-tension (I-V-T) dans deux domaines de polarisation différents, ont permis d'étudier les mécanismes de transport de ces hétérojonctions ; selon les domaines de température et de polarisation considérés, les mécanismes dominants peuvent être de type diffusion et/ou thermique, ou de type tunnel. Enfin, un test de détection d'éthanol a permis de montrer que pour certains débits d'Ar (c'est-à-dire des valeurs du rapport [Zn]/[O]) que les hétérojonctions étudiées présentaient une sensibilité assez élevée en tant que capteur de gaz. Il reste à expliquer dans le détail la physico-chimie du phénomène.