Élaboration et caractérisation physique des films oxydes ITO, ZnO et ZnO : Al
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Université Sétif 1 - Ferhat ABBAS , Faculté des Sciences
Abstract
In this work, we studied the physical properties of oxide films: ITO, ZnO/glass, AZO/glass and AZO/Si prepared at different thicknesses. ITO thin films were deposited onto Si substrate (100) by RF sputtering for thicknesses ranging from 61 to 768 nm. These films are polycrystalline with the <100> texture, and are characterized by a compressive stress which decreases with increasing e. SEM and AFM images show a smooth surface with grainsb of pyramidal shape and a roughness RMS increases as e increases. the electrical resistivity ρ and the mobility μ of these films increase when e increases, while the concentration n decreases. Annealing in air at T = 400 ° C for 60 minutes improves the structural properties and gives films with larger roughness. It leads to a decrease of ρ and μ, where the lowest value of ρ is equal to 5,52x10-4 Ω.cm and to an increase of n. ZnO/glass, ZnO:Al/glass and ZnO:Al/Si(111) films were deposited by sol gel method using the dip-coating technique at different thicknesses (523 nm to 1180 nm). The films are polycrystalline with a preferred orientation in general along the c axis. The undoped ZnO films have a compact, dense and granular surface, a good transmission and a resistivity in order of 10+2 Ω.cm. Doping with Al (1.5%) leads to less rough films with a strong improvement in optical and electrical properties. The deposition of AZO films on silicon (111) present a polycrystalline structure with a higher intensity of the plane (002) and generally higher RMS roughness. The films deposited on Si are more resistive with a lower concentration n. The electrical resistivity of these films decreases when t increases from 523 à 1042nm and the lowest value is found for the 1042nm thick sample
Description
Dans ce travail, nous avons étudié les propriétés physiques des films oxydes : ITO/Si, ZnO/Verre, AZO/Verre et AZO/Si préparés à différentes épaisseurs. Les films ITO ont été déposés sur un substrat de Si (100) par pulvérisation cathodique RF pour des épaisseurs allant de 61 et 768 nm. Ces films sont polycristallins avec la texture <100>, et ont subi une compression qui décroît avec la croissance de l’épaisseur e. Les images MEB et AFM montre une surface lisse avec des grains de forme pyramidale et une rugosité RMS qui augmente lorsque e augmente. La résistivité ρ et la mobilité μ de ces films augmentent quand e croît, tandis que la concentration n diminue. Le recuit à l’air libre à T=400°C pendant 60 mn améliore les propriétés structurales et donne des films plus rugueux. Il conduit à une diminution de ρ et de μ où la plus faible valeur de ρ égale à 5,52x10-4 Ω.cm et à une augmentation de la concentration n. Les films ZnO/verre, ZnO:Al/verre et ZnO:Al/Si(111), ont été déposées par la méthode sol gel en utilisant la technique dip-coating à différentes épaisseurs (523 nm à 1180 nm). Les films
sont polycristallins présentant une orientation préférentielle en générale suivant l'axe c. Les films ZnO non dopés présentent une surface compacte, dense et granulaire, une bonne transmission et une résistivité de l’ordre de 10+2 Ω.cm. Le dopage à l’Al (1,5%) conduit à des films moins rugueux avec une forte amélioration des propriétés optiques et électriques. Le dépôt des films AZO sur Si (111) présente une structure polycristalline avec une forte intensité du plan (002) et une rugosité RMS en général plus grande. Les films déposés sur Si sont plus résistifs et présentant une concentration n plus faible. La résistivité de ces films diminue lorsque e croît de 523 à 1042 nm et atteint une valeur minimale pour le film d’épaisseur 1042nm