Dopage d'un oxyde métallique semi-conducteur à partir d'une phase solide

Abstract

Les oxydes transparents sont des matériaux présentant des propriétés opto-électroniques intéressantes pour de nombreuses applications technologiques. La majorité de ces semi-conducteurs présentent des propriétés électriques associées à un dopage de type-n. Or, le développement de matériaux de type-p présentant des propriétés physiques aussi intéressantes que leurs homologues de type-n est, encore aujourd'hui, un défi pour la communauté scientifique. Dans ce travail, nous avons développé une méthode originale de fabrication de films minces de ZnO dopé. Pour ce faire, nous avons incorporé des nanofils d’argent (AgNWs) entre deux films minces de ZnO déposés par pulvérisation cathodique. Les propriétés physiques de ces composites ont été étudiées suivant la quantité de nanofils ainsi qu’en fonction de la température de recuit de l’échantillon post-synthèse. Le but de cette étude est de mettre en évidence l’impact de l’ajout et de la diffusion des nanofils d’argent dans le ZnO sur les propriétés électriques et optiques de ce composite tout en optimisant la méthode de synthèse des échantillons. Sur base de cette méthodologie, nous avons mis en évidence trois gammes de température de recuit. Jusqu'à 300°C, nous observons une diminution de la résistance électrique suivie d'une augmentation notable à 350°C, toute deux identifiées à l’évolution des propriétés physiques du ZnO. Ensuite, pour des températures de plus de 450°C, nous observons une diminution de la résistivité grâce aux nanofils d'argent. Une valeur optimale pour la densité de nanofils a été déterminée aux alentours de 6.4 µg/cm² pour une température de recuit de 40°C associée à une résistivité de 4.31 Ωcm et une transmittance optique de 73.3% dans le domaine du visible.