Academic literature on the topic 'Oxyde de zinc – Applications scientifiques'

Le niobate de lithium (LiNbO3 : LN) est un matériau largement utilisé en optique de par ses propriétés électrooptiques et non linéaires très intéressantes. Il est utilisé en particulier sous forme massive dans les dispositifs actifs tels que les modulateurs électrooptiques. Son utilisation sous forme de couches minces offrirait l’avantage de diminuer fortement la distance inter-électrodes et d’améliorer le facteur de recouvrement entre les champs optique et appliqué tout en facilitant l’intégration et la miniaturisation des dispositifs. Notre travail a consisté, dans un premier temps, à optimiser, à partir des méthodes utilisant les plans d’expériences, les conditions de dépôt par ablation laser de couches minces de LN épitaxiées sur des substrats en saphir. Les caractérisations structurales et microstructurales ont mis en exergue la très bonne qualité cristalline des films réalisés. Ces films d’épaisseur moyenne 150 nm permettent une propagation à faibles pertes (≤1 dB/cm) compatible avec une utilisation en tant que guides d’ondes. Dans un second temps, nous nous sommes intéressés au choix du type d’électrode nécessaire à la conception d’un modulateur électrooptique. Notre choix s’est porté sur le matériau ZnO. Nous avons démontré que les couches de LN étaient épitaxiées sur ZnO lui-même épitaxié sur saphir. Aucun guidage n’a pu être mis en évidence dans l’hétérostructure LN/ZnO/saphir car elle présente des pertes optiques importantes en raison de la valeur trop élevée de la conductivité des films de ZnO (σ ≥ 500 S. M-1). Pour remédier à ce problème, des simulations numériques ont montré que l’utilisation d’une couche de ZnO moins conductrice permettait de diminuer les pertes, une étude de LN/ZnO peu conducteur/saphir (σ < 50 S. M-1) a d’ailleurs mis en évidence une propagation optique. Ainsi, une hétérostructure LN/ZnO peu conducteur/ZnO conducteur/saphir serait une bonne solution pour envisager une modulation électrooptique d’un faisceau lumineux
Lithium niobate (LiNbO3: LN) is a widely used optical material due to its interesting electrooptical and non linear properties. LN is particularly used as bulk technology in active devices such as electrooptical modulators. Thin films offer the advantage of strongly decreasing the distance between electrodes and improving the recovering factor of optical and applied fields and allow integration and devices size reduction. Firstly, our work has consisted in optimizing from experimental designs the deposition parameters leading to the elaboration by laser ablation of epitaxially grown lithium niobate films onto sapphire substrate. Structural and microstructural characterizations underline the very high quality of as-grown layers. These ones, exhibiting an average thickness of 150 nm, allow light propagation with low losses (≤1 dB/cm) compatible with the aim of wave guide’s use. Secondly, we focused on the electrode’s choice necessary for the electrooptical modulator conception. ZnO material was chosen. We have demonstrated an epitaxial growth of lithium niobate onto ZnO film itself epitaxially grown onto sapphire. Nevertheless, no guiding mode has been highlighted in LN/ZnO/sapphire heterostructure because of important optical losses attributed to high conductive values (σ ≥ 500 S. M-1) of the ZnO thin layers. To solve this problem, numerical simulations helped us to put forward the necessity of introducing a ZnO low conductive values buffer layer in order to decrease the optical losses. The study of such a structure allowed us to highlight an optical propagation. So, a LN/low conducting ZnO/highly conducting ZnO/sapphire heterostructure would certainly be a suitable solution to envisage the electrooptical modulation of a light beam

De nos jours, les produits chimiques toxiques industriels ne sont pas toujours traités proprement, et leurs contaminants peuvent directement affecter la sécurité de l'eau potable. La photocatalyse, «une technologie verte» est une approche efficace et économique qui joue un rôle important dans la conversion de l'énergie solaire et la dégradation des polluants organiques. Ce manuscrit de thèse rapporte sur le développement des matériaux avancés (basés sur TiO2 et ZnO) susceptibles d'exploiter l'énergie solaire renouvelable pour résoudre les problèmes de pollution environnementale. Une partie de ce travail a été consacrée pour l’amélioration de l’activité photocatalytique du TiO2 sous lumière UV et visible. Par conséquent, les nanofibres composites de rGO/TiO2, BN/TiO2 et BN-Ag/TiO2 ont été élaborées en utilisant la technique d'électrofilage (electrospinning). La deuxième partie porte sur le ZnO, ainsi que les nanotubes multi co-centriques de ZnO/ZnAl2O4 et les nanotubes de ZnO dopés Al2O3 qui ont été synthétisés en combinant les deux techniques : dépôt de couche atomique (ALD) et electrospinning. Les propriétés morphologiques, structurelles et optiques de toutes les nanostructures synthétisées ont été étudiées par différentes techniques de caractérisations. Les résultats ont montré que les propriétés chimiques et physiques ont un effet très important sur les propriétés photocatalytiques des matériaux synthétisés. En outre, il a été constaté que l'effet de dopage conduit à une séparation de charge efficace dans le photocatalyseur, ce qui rend l’activité photocatalytique plus efficace. De plus, le méthyle orange et le bleu de méthylène ont été utilisés comme modèle de référence. Une amélioration significative et une stabilité à long terme de l’activité photocatalytique ont été observées avec les matériaux dopés comparés aux matériaux non-dopés sous lumière UV et visible. Des tests antibactériens contre Escherichia coli ont été également effectués; les résultats indiquent que BN-Ag/TiO2 présente à la fois des propriétés photocatalytiques intéressantes pour la dégradation des composés organiques et pour l'élimination des bactéries
Nowadays, industrial toxic chemicals are still not properly treated and these contaminants may directly impact the safety of drinking water. Photocatalysis “a green technology” is an effective and economical approach and plays an important role in solar energy conversion and degradation of organic pollutants. This thesis manuscript reports on developing advanced materials (based on TiO2 and ZnO) being capable of exploiting renewable solar energy for solving the environmental pollution problems. A part of this work was dedicated to improve the UV and visible light TiO2 photoresponse. Therefore, rGO/TiO2, BN/TiO2 and BN-Ag/TiO2 composties nanofibers were successfully elaborated using the electrospinning technique. The second part focused on ZnO. Novel structures of ZnO/ZnAl2O4 multi co-centric nanotubes and Al2O3 doped ZnO nanotubes were designed by combining the two techniques of atomic layer deposition (ALD) and electrospinning. The morphological, structural and optical properties of all synthesized nanostructures were investigated by several characterization techniques. The results show that the chemical and physical properties have a high impact on the photocatalytic properties of the synthesized materials. Moreover, it was found that the doping effect lead to a more efficient charge separation in the photocatalyst, which is an advantage for photocatalytic activities. In addition, methyl orange and methylene blue were used as model reference. A significant enhancement and a long-term stability in the photocatalytic activity were observed with the doped materials compared to the non-doped ones under both UV and visible light. Antibacterial tests against Escherichia coli have also been performed; the results indicate that BN-Ag/TiO2 present interesting photocatalytic properties for both organic compound degradation and bacterial removal

Ce travail se concentre sur le développement d’une approche microfluidique originale à base degouttelettes pour générer des sphères de ZnO de taille micrométrique très monodispersées avec une taille et une morphologie bien contrôlées. Cette approche est simple et prometteuse non seulement pour la fabrication de microcapsules de ZnO de taille uniforme, avec une taille ajustable et un contrôle précis à l’échelle micrométrique, mais aussi pour acquérir de nouvelles connaissances sur la compréhension des processus de croissance colloïdale et l’auto-organisation des nanoparticules de ZnO par la voie microfluidique. En outre, ces microparticules peuvent trouver des applications intéressantes dans de nombreux domaines tels que la photonique, le photovoltaïque ou la biomédecine. Ce travail porte sur l’effet des paramètres de fabrication sur la formation de gouttelettes, la taille et la stabilité des microsphères résultantes, ainsi que sur l’étude de leurs propriétés optiques et électriques, encouplant les travaux expérimentaux et théoriques. Nous avons montré la synthèse, dans une gamme micrométrique allant de 10 µm à 30 µm, de microcapsules de ZnO mésoporeuses à enveloppe fine et flexible. Nous étudions la caractéristique polaire des nanoparticules de ZnO et leur auto-organisation interfaciale. En outre, nous révélons que les charges électriques portées par lesunités primaires de ZnO jouent un rôle crucial dans la stabilité des gouttelettes en présence et en absence de molécules chargées. Elle joue également un rôle clé tout au long du processus d’assemblage, de la création des nanoparticules colloïdales de ZnO aux microgouttelettes, et enfin aux microsphères. Nous rapportons, pour la première fois, l’auto-organisation de microgouttelettes de ZnO liquide dopé en réseaux carrés. Nous démontrons qu’un tel résultat révèle l’aspect polaire des microgouttelettes de ZnO et corrobore un changement d’équilibre entre les forces motrices contrôlant l’organisation des nanoparticules de ZnO à l’échelle nanométrique. Nous avons développé différents modèles, en très bon accord avec le champdipolaire et les mécanismes de forces interfaciales, pour étayer les résultatsexpérimentaux mis en avant, et pour expliquer l’organisation interfaciale des nanoparticules de ZnO/RhB sur la base des propriétés d’organisation des gouttelettes de ZnO. À partir de nos résultats et de la dépendance constatée de la taille des microcapsules, de l’épaisseur de la coquille et de la densité de surface des nanoparticules par rapport à la taille des gouttelettes, nous fournissons un modèle original de la contribution des facteurs impliqués dans le mécanisme de formation de la coquille
This work focuses on the development of an original droplet-based microfluidics approach to generate highly monodisperse micrometer-sized ZnO spheres with well-controlled size and morphology. This approach is straightforward, and promising not only for the fabrication of uniform-sized ZnO microcapsules, with adjustable size and precise control at the microscale, but also for gaining new insights into the understanding of colloidal growth processes and self-organization of ZnO nanoparticles by the microfluidic route. In addition, such microparticles may find interesting applications in many areas such as photonics, photovoltaics, or biomedecine. This work deals with the effect of handling parameters on droplet formation, size, and stability of the resulting microspheres, as well as the study of their optical and electrical properties coupling experimental and theoretical works. We have shown the synthesis, in a micrometric range from 10 mm to 30 mm, of mesoporous ZnO microcapsules with a thin and flexible shell. We investigate the polar feature of ZnO nanoparticles and their interfacial self-organization. Besides, we reveal that the electric charges carried by ZnO primary units play a crucial role in the stability of the droplets in the presence and in the absence of charged molecules. It also plays a key role throughout the assembly process from the creation of the colloidal ZnO nanoparticles to the microdroplets, and finally the microspheres. We report, for the first time, the selforganization of doped-ZnO liquid microdroplets in square arrays. We demonstrate that such a result discloses the polar aspect of ZnO microdroplets and corroborate a shift in the balance between the driving forces controlling the ZnO nanoparticles organization at the nanoscale. We have developed different models, in very good agreement with the dipole-field and interfacial forces mechanisms, to support the experimental results put forward, and to explain the ZnO/RhB nanoparticles interfacial organization based on ZnO droplets organization properties. Based on our findings, and on the stated dependence of the microcapsules size, shell thickness, and nanoparticles surface density versus the droplets size, we provide an original model for the contribution of the involved factors in the shell formation mechanism

Les cellules solaires à colorant (DSC) sont issues de la troisième génération de cellules solaires. Ces systèmes peu onéreux présentent néanmoins des rendements (11-12 %) qui restent à améliorer. De plus les meilleures DSC sont constituées notamment de TiO2 dont la préparation à haute température est un des freins à de nombreuses applications. Le ZnO, synthétisable à basse température et sous de nombreuses morphologies semble être une alternative au TiO2 dans les DSC. L'étude présentée ici a pour but d'augmenter les performances des cellules en optimisant le transport des électrons dans les DSC et en maximisant la récolte de lumière. Pour mieux comprendre la dynamique de transport des électrons dans les DSC, l'influence de la structure des films sur les propriétés de conduction des électrons et sur les performances des cellules a d'abord été étudiée. Cette étude a été menée sur les DSC à base de TiO2 puis de ZnO. Parmi les nombreuses voies de synthèse du ZnO, l'électrodépôt de ZnO en présence d'agent structurant a permis l'obtention de DSC où le transport des électrons était optimisé. La sensibilisation du colorant à la surface du ZnO s'est ensuite révélée être une étape clef dans la préparation des DSC. Son influence sur la quantité de lumière collectée, le taux de recombinaison des électrons, les performances et la durabilité des cellules a été étudiée. De nouvelles voies de confinement de la lumière dans les cellules par rétrodiffusion ont également été recherchées. Finalement, les facteurs limitant les performances des cellules ZnO sont discutés et de nouvelles stratégies d'amélioration sont proposées

Les oxydes métalliques sont des matériaux pouvant présenter la double propriété d’avoir une haute conductivité électrique et une bonne transparence dans le domaine du visible. Ils sont appelés « oxydes transparents et conducteurs », TCO. Le plus utilisé de ces matériaux est l’oxyde d’indium dopé étain (ITO). L’indium est un élément rare et cher qui avec la demande croissante de l’industrie des écrans plats en ITO, a vu son prix s’envoler. De nombreuses recherches sont basées sur le besoin de trouver un challenger. Des candidats tels que l’oxyde de zinc ou l’oxyde d’étain s'avèrent prometteurs. Pour déposer ces matériaux en couches minces, différentes techniques peuvent être utilisées. Nous avons choisi une technique appelée Spray-CVD car elle présente l’avantage d’avoir des dépôts de qualités avec la réaction de CVD et la facilité de manipulation des précurseurs avec le spray. Pour résumer, c’est une technique simple et économique. La particularité de cette étude est l’utilisation de lampes infrarouges comme chauffage de notre système. L’association de la technique de Spray-CVD et des lampes infrarouges est unique à notre connaissance. Nous avons appelé l’ensemble : IRASCVD (InfraRed Assisted Spray Chemical Vapor Deposition). Afin de déposer des couches compétitives de TCO avec notre technique, deux stratégies ont été déployées. La première consiste à la réalisation d’un réacteur expérimental de Spray-CVD au sein de notre laboratoire. Des films minces d’oxyde d’étain non dopé et dopé au fluor ont été étudiés ainsi que l’optimisation des paramètres de dépôts. Ces couches ont enfin été utilisées en tant qu’électrodes transparentes pour cellules solaires organiques. L’ensemble de cette étude a permis de valider les dépôts de TCO par IRASCVD. La deuxième partie de l’étude consiste à l’utilisation d’un réacteur R&D basé sur le même principe de Spray-CVD. Ce réacteur a permis le dépôt de films minces d’oxyde de zinc non dopé et dopé aluminium. Une attention particulière a été portée à l’influence des infrarouges sur les propriétés des TCO. Ces dépôts ont été comparés avec ceux réalisés avec un chauffage classique. Cette étude souligne l’impact des infrarouges sur les films minces de TCO
Materials like metallic oxides are both properties of electrical conductivity and good transparency in the visible range. They are called "Transparent Conductive Oxides", TCO. Nowadays, the most used of this material is the indium oxide doped with tin (ITO). Indium is scarce and expensive since the huge fiat screen industries demand on ITO, his priee is thus increasing a lot. Research is looking for a challenger like tin oxide or zinc oxide which are promising materials. Different techniques can be used to deposit such materials in thin films. We chose the method called Spray-CVD because association of good quality deposition from CVD reaction and facility to handle precursors by spray is advantageous. Thus, this technique is simple and economic. The special feature of this deposition method is used infrared lamps as heating mode. Association of Spray-CVD technique and infrared heating is unique as far as we know. We called this entire system: IRASCVD (InfraRed Assisted Spray Chemical Vapour Deposition). Two strategies are developed to deposit competitive TCO thin films with our technique. The first one consists in building an experimental reactor of Spray-CVD in our laboratory. Fluorine doped and undoped tin oxide thin films have been studied and parameters of IRASCVD reactor have been optimized. These films have been used as transparent electrodes for organic solar cells. This allows us to validate the technique of TCO deposition. The second strategy consists in using a R&D reactor based on the same principle. We deposited aluminum doped and undoped zinc oxide in this reactor. We focused our work on infrared influence on thin films properties. A comparison with films deposited with classical heating such as hot plate has been done. This study highlights infrared impact on TCO thin films

Le travail présenté dans ce manuscrit concerne l’étude de la réactivité de surface par mesures d’angles de contact. Nous nous sommes plus particulièrement intéressés à l’élaboration de surfaces texturées rugueuses. Dans la première partie, nous avons préparé des polymères formés d’un mélange de PVC et d’acide laurique. Puis, ces films sont rendus rugueux en y incorporant des billes d’aérosil. Mais, l’inconvénient de ce type de surface réside dans le fait qu’il n’est pas aisé d’en modifier la morphologie ni de la contrôler. Dans la deuxième partie, nous nous sommes intéressés à des matériaux dont la rugosité peut être facilement contrôlée comme le ZnO. Différentes morphologies sont obtenues par électrodépôt. La mouillabilité de ces films est facilement modifiable en fixant des molécules organiques telles que l’octadécylsilane ou des acides gras. Nous avons ainsi réussi à préparer des surfaces superhydrophobes. L’étude a été étendue sur d’autres molécules à caractère redox
In this work, we studied the surface reactivity by contact angle measurements. In our case, we were particularly interested in preparing textured surfaces with different roughness scales. Firstly, we have prepared smooth polyvinylchloride polymers acidified with lauric acid. Then, aerosil balls are added to create some roughness on the polymer. Controlling the roughness and the morphology of these polymers remain a main disadvantage that leaded us to use other materials with easier roughness control like Zinc Oxide (ZnO). Different morphologies were prepared by electrodeposition such like nanorods and nanowires. It is well known that the wettability of ZnO can be modified by applying the bottom-up process. We used self assembled layers (SAMs) of organic molecules like octadecylsilane and fatty acids. We succeeded to prepare superhydrophobic surfaces with the highest contact angle 176° ever obtained on ZnO. The study was extended and ferrocene probe molecules were used

Le développement des nanotechnologies offre de nouvelles perspectives pour la conception des cellules solaire à fort rendement de conversion. Jusqu’à présent les efforts se sont portés principalement sur des structures à base de semi-conducteurs, de métaux et de polymères. Dans nos travaux, nous avons considéré des nanoparticules de Sulfure de Plomb (PbS) pour lesquelles l'énergie de bande interdite et les propriétés optiques sont fonction de la taille de la particule afin de tirer parti de l'ensemble du spectre optique couvert par l'énergie solaire. Nous avons également considéré des nanofils d'oxyde de zinc (ZnO) pour la séparation et le transport des charges photo-crées. Nous pensons que l'association des nanoparticules de PbS avec des nanofils de ZnO devrait pouvoir augmenter considérablement le rendement des cellules solaires. Dans ce but, nous avons démontré la croissance auto-ordonné des nanofils de ZnO sur substrats silicium et verre par dépôt laser pulsé (pulsed laser deposition ) utilisant le réseau de nanoparois de ZnO en forme de nid d'abeille comme couche germe. Nous avons démontré que les conditions de croissance sont essentielles pour contrôler la cristallinité, la morphologie des nanofils de ZnO , ainsi que la densité de défauts de croissance. Les analyses MEB, DRX, TEM, et HR-TEM montrent que nous avons obtenu des nanostructures très cristallines et orientées verticalement. Nous avons également démontré la croissance in-situ de nanoparticules de PbS sans ligand sur la surface des nanofils de ZnO verticaux à l'aide de la technique SILAR (Successive Ionic Layer Adsoprtion and Reaction) .Nous avons constaté que les nanoparticules de PbS sont fortement accrochées à la surface des nanofils de ZnO avec différentes dimensions et des densités variables .Ces résultats ont été obtenus sans introduire de matière organique (Ligand) qui pourrait perturber à la fois la structure électronique à l'interface ZnO/PbS et le transfert des électrons du PbS au ZnO. Les analyses MEB, TEM et HR-TEM confirment le bon accrochage des nanoparticules de PbS sur les nanofils de ZnO . Leur forme est sphérique et elles sont poly-cristallines. A la fin de ce travail de thèse nous proposons une hétérojonction p-PbS/n-ZnO constituée de nanoparticules de PbS dopées P et de nanofils de ZnO dopés n pour de futures applications en photovoltaïque
To date, the development of nanotechnology has launched new ways to design efficient solar cells. Strategies have been employed to develop nanostructure architectures of semiconductors, metals, and polymers for solar cells. In this research we have considered the Lead sulfide (PbS) nanoparticles with their tunable band gap and optical properties to harvest the entire solar spectrum which can improve the optical absorption, and charge generation. On the other hand, Zinc oxide (ZnO) nanowires will provide the charge separation and transportation. The ZnO Nanowires sensitized with PbS nanoparticles might significantly impact power conversion efficiency of the solar cells Driven by these unique properties, we demonstrate the successful growth of self catalyzed ZnO nanowires on silicon and glass substrates, by pulsed laser deposition (PLD) using ZnO nanowall network with honeycomb structure as seed layer. We identified that the growth parameters are vital to control the crystallinity, morphology and the defect levels in the synthesized ZnO nanowires. SEM, XRD, TEM, HRTEM analysis show that the nanostructures are highly crystalline and are vertically oriented. We also report the in-situ growth of PbS nanoparticles without linker on the surface of well –oriented ZnO NWs by (SILAR) technique. The PbS Nanoparticles are packed tightly on the surface of the ZnO Nanowires with different sizes and densities, without insulating nature organic ligands, which might affect both the electronic structure at the interface and the electron - transfer rate. The SEM, TEM, HRTEM, PL and XRD analysis, confirm the attachment of the spherical shape polycrystalline PbS nanoparticles. We propose at the end of the thesis the p-PbS /n-ZnO hetero-junction with its future applications in solar cells

Ce travail a pour objectif la maitrise de la croissance et l'analyse des propriétés des nanostructures d'oxyde de zinc (ZnO). Trois procédés de fabrication de nanostructures de ZnO ont été étudiés : dépôt chimique en phase vapeur de composés organométalliques (MOCVD), dépôt par ablation laser (PLD) et dépôt par transport physique en phase vapeur (PVT). Les substrats utilisés pour cette étude sont : saphir, silicium, ZnO massif, acier austénitique, mylar et papier. Les nanostructures ont été caractérisées par différentes techniques, notamment la microscopie électronique à balayage, la photoluminescence, la cathodoluminescence, la diffraction de rayon X et des mesures de réflectivité. Une grande variété de formes de structures a été obtenue par les trois procédés de croissance : nanofiles, nanocolonnes, nanocônes, nanopeignes. Mais par PLD on obtient des réseaux de nanocolonnes et nanocônes autoformées, alignées, verticales, homogènes dont les qualités structurales sont excellentes y compris sur des substrats avec lesquels ZnO n'a pas un bon accord paramétrique. Ces nanostructures sont obtenues sans utiliser de catalyseur. Leurs propriétés d'émission sont aussi excellentes avec des bandes de défauts, observables en PL, relativement faibles. La faisabilité de composants à base de nano ZnO a été démontrée grâce à la réalisation d'une nanoLED de type n-nanoZnO/ p-Si, mais aussi par la reprise de croissance de GaN sur des nanocônes de ZnO/Si qui agissent comme une couche antireflet (~95% d'absorption de la lumière visible). L'étude a aussi porté sur la fabrication d'un composant transistor couche mince dont les caractéristiques de transfert rectifiante ont été obtenues
The objective of this work was to grow, study & control the properties of ZnO thin films & nanostructures. Three growth processes were studied: Metal-Organic Chemical Vapour Deposition (MOCVD), Pulsed Laser Deposition (PLD) & Physical Vapour Transport (PVT). The substrates used were: c-Al2O3; Si, ZnO, steel, mylar & paper. The ZnO was characterized using scanning electron microscopy, photoluminescence , cathodoluminescence , X-ray diffraction & optical reflectivity. A very wide range of ZnO nanostructures was observed, including nanorods, nanoneedles, nanocombs & some novel structures. Self-forming arrays of vertically aligned nanostructures (moth-eye nanocones & nanocolumns (vertical & broadening)) could be obtained by PLD without the use of a catalyst. The various characterisation techniques indicated that these arrays were significantly better crystallized & more highly oriented than those grown by PVT/MOCVD. The feasibility of devices was also demonstrated. A nanoLED (n-nanoZnO/p-Si) had a rectifying I/V characteristic & gave blue/white electroluminescence. Moth-eye coatings on Si, resembling black-silicon, were used as templates for the growth of GaN by MOCVD. Angular-dependent specular reflection indicated that the GaN/ZnO nanostructures were broadband antireflection coatings with < 1% reflection over the visible spectrum for incidence angles < 60°. A back-gate geometry ZnO/Si3N4/SiO2/Si transparent thin film transistor was fabricated. It demonstrated a rectifying transfer characteristic, hard saturation & enhancement mode operation. Id was in the mA range & the VON was ~ 0V. Finally, conductive Amorphous Oxide Semiconductor ZnO was grown at RT on paper & mylar

Cette thèse s'inscrit dans le cadre du développement de nouvelles DEL monolithiques à émission blanche. Des films de ZnO dopé terre(s) rare(s) et métal de transition ont été élaborés par pulvérisation magnétron radiofréquence. Un choix judicieux des paramètres de dépôt nous ont permis de mieux comprendre l'influence des dopants sur la structure des films de ZnO:Eu ainsi que sur leurs propriétés de luminescence et électriques. Nous avons montré que l’europium est optiquement actif et qu’un transfert d’énergie a lieu entre la matrice et la terre rare sous excitation optique. Malheureusement, les optimisations des propriétés optiques et électriques sont obtenues pour des conditions de dépôts antagonistes. Nous avons mené une tentative d'optimisation de ces deux propriétés par différents traitements thermiques. Ces derniers n’ont pas été fructueux mais ils ont mis en évidence une diffusion importante des ions Eu3+ vers le bas du film pour des températures de recuit de 1173K, à la différence des ions Eu2+ dont la répartition reste homogène. Des corrélations entre les propriétés structurales et la luminescence des dopants ont pu être avancées. Un codopage Eu/Tb des films a permis d’observer les deux contributions rouge et verte des deux terres rares et de mettre en évidence le mécanisme de transfert d'énergie entre Eu et Tb dans le ZnO. Les faibles intensités de luminescence nous ont amenés à remplacer l’europium par le cobalt. Même si le cobalt est optiquement actif à 660 nm, les films de ZnO:Co possèdent les mêmes inconvénients que ceux rencontrés précédemment à savoir qu’ils présentent une luminescence optimale lorsque la conductivité électrique est faible et inversement
This thesis is part of the development of new monolithic white LED emission. Rare earth(s) and transition metal doped ZnO films were prepared by RF magnetron sputtering. A judicious choice of deposition parameters has allowed us to a better understanding of the influence of dopants on the structure of ZnO:Eu films and their luminescence and electrical properties. We have shown that europium is optically active and that energy transfer occurs between the matrix and the rare earth under optical excitation. However, optimizations of the optical and electrical properties are obtained for antagonist deposit conditions. We have conducted an attempt to optimize these properties by different heat treatments. These were not successful but they have showed a diffusion of Eu3+ ions to the bottom of the film for annealing temperatures of 1173 K, unlike the Eu2+ ions whose distribution remained homogeneous. Correlations between the structural properties and the dopant luminescence have been possible. An Eu/Tb co-doping of ZnO allowed observing both red and green contributions of the rare earth elements and highlighting the energy transfer mechanism between Eu and Tb in ZnO. The weak intensities of luminescence led us to replace the europium by the cobalt. Although the cobalt ion is optically active at 660 nm in ZnO, ZnO:Co films have the same disadvantages as those encountered previously in that they have an optimum luminescence when the electrical conductivity is low and vice versa