Добірка наукової літератури з теми "Dépôt laser pulsé (PLD)"

Ce travail consiste en l’étude de couches minces d’alumine et d’AlN pour leur intégration dans des dispositifs MEMS et FBAR. Les couches d’alumine, déposées à température ambiante et à 800°C, présentent des propriétés intéressantes pour les procédés PLD et PECVD, ouvrant un grand nombre d’applications avec, pour la PECVD, un taux de dépôt plus élevé et une uniformité en épaisseur plus importante, et pour la PLD de meilleures propriétés mécaniques, optiques et diélectriques. Les conditions de dépôt de couches d’AlN hexagonal sur substrats Mo/Si ont été optimisées de façon à obtenir l’orientation (002) à la température de substrat la plus basse possible. Cette orientation est obtenue à une température de 800°C par PECVD et à une température de 200°C par PLD. Le coefficient piézoélectrique d33 des couches déposées par PLD a été mesuré entre 1,3 et 4,2 pm. V-1. La réponse piézoélectrique des couches déposées à température ambiante est due à la présence de nanoparticules d’AlN
This work deals with the deposition and the characterization of alumina and AlN thin films for MEMS and FBAR applications. Aluminum oxide films have been deposited by PLD and PECVD at room temperature and 800°C. All the deposited films have very interesting properties opening large application fields with higher deposition rates and thickness uniformity on large dimensions for PECVD and higher mechanical, dielectric and optical properties for PLD. The conditions have been optimized for the deposition on Mo/Si substrates of (002)-oriented AlN films with the lowest substrate temperature. This orientation is obtained at a temperature of 800°C for PECVD and 200°C for PLD. D33 piezoelectric coefficients have been measured for films deposited by PLD with values between 1,3 et 4,2 pm. V-1. The good piezoelectric response of films deposited at room temperature is due to the presence of AlN nanoparticles embedded in amorphous matrix

L'un des grands défis que les technologies d'affichage (LCD, OLeds…), dispositifs optoélectroniques et photovoltaïques devront affronter dans le futur est de trouver une alternative à l'utilisation d’oxydes conducteurs transparents tel l’oxyde d’indium-étain (ITO). Le graphène, un matériau 2D conducteur et transparent à base de carbone apparait comme une alternative attractive à l’ITO. Cependant, son transfert sur grandes surfaces est complexe et délicat à mettre en œuvre. Dans cette étude, une fine couche mince de carbone adamantin (DLC : Diamond-Like Carbon) est déposée par ablation laser pulsée (PLD) sur des substrats transparents et isolants (quartz, verre…). Le DLC présente une bonne transmission dans le domaine visible et constitue un parfait isolant électrique. Il présente cependant un caractère partiellement opaque dans le domaine UV. De ce fait, un traitement laser UV permet une modification des liaisons atomiques des premières couches de sa surface et ainsi la synthèse de « graphène / graphite » sur quelques couches atomiques. Ce procédé novateur et original est basé uniquement sur des technologies lasers et offre l’avantage d’une compatibilité importante avec les procédés de la microélectronique classique
One of the biggest challenge that optoelectronic and photovoltaic devices will have to face is the necessity to provide a reliable alternative to transparent conducting oxide (TCO) and especially to Indium Thin Oxide (ITO) widely used in display technologies. This thesis presents an alternative solution based on laser processes and carbon materials only. In a first step, Diamond-Like Carbon (DLC) is grown with a pulsed laser deposition (PLD) process. DLC is an amorphous form of carbon sharing many properties with diamond like very high transparency in the visible range and being a perfect electrical insulator. Therefore, in a second step, DLC thin films are annealed with UV laser. These surface treatments lead to the modification of the first DLC atomic layers. With this step, dominating diamond bindings (sp3) responsible of insulating properties of DLC are broken and atoms will be reorganized in graphitic bindings (sp2) leading to surface conductivity appearance. Within only surface modifications (over a few atomic layers), the interesting property of transparency is conserved with an additional attractive surface conductivity. Obtained performances clearly approach and reach ITO values. This only laser-based process offers very interesting perspectives with keeping an important compatibility with standard microelectronics technical steps

Cette thèse présente les résultats expérimentaux relatifs à l'étude des couches de GaN et de CuO déposées par la technique PLD (dépôt par laser à impulsions) sur des substrats de saphir, SrTiO3, quartz et MgO. Nous avons étudié les effets de plusieurs paramètres qui jouent sur la cristallisation et la morphologie des surfaces des films déposés, à savoir, la température du substrat, la pression au fond, la distance entre le substrat et la cible, la densité d'énergie du laser et la position du substrat. Les couches ont été caractérisées par XRD, microscopie à force atomique et Le microscope électronique à balayage, RHEED et RAMAN. Les résultats montrent que la rugosité et la qualité de la surface des films déposés par PLD dépendent de l'énergie cinétique de déposition des espèces chimiques. L'épaisseur du film, la cristallinité, l'homogénéité et la rugosité sont étroitement liés aux conditions de dépôt
The thesis presents experimental results related to the Pulsed Laser Deposition (PLD) of GaN and CuO thin films using sapphire, SrTiO3, quartz and MgO substrates. The evolution of crystallization and surface morphology of the as-deposited films were studied to investigate the influence of the process conditions such as: substrate heating, background pressure, target-substrate distance, laser energy density, and substrate location, which were systematically varied. The as-deposited films were characterized by X-ray diffraction, atomic force microscopy and scanning electron microscopy, X-ray photoelectron spectroscopy, RHEED and RAMAN techniques. The results convincingly demonstrate that the enhancement in film growth quality - the reduction in roughness and the delay of epitaxial breakdown - is related to the control of PLD species kinetics. The films thickness, crystallinity, homogeneity and surface roughness are strongly dependent on deposition conditions

Les films minces luminescents dopés terres rares offrent des propriétés intéressantes pour la conversion spectrale UV-bleu, en particulier pour une meilleure adaptation du spectre solaire aux cellules solaires en silicium. Deux matériaux luminophores ont été étudiés dans cette thèse : Y2O3 dope Eu3+ et CaYAlO4 codopé Ce3+, Pr3+. L'utilisation de ces luminophores pour les applications sous forme de films minces est limitée car ils possèdent un faible coefficient d'absorption. Deux pistes ont été examinées pendant cette thèse pour pallier ce problème : (i) l'effet plasmonique a été étudié en réalisant des films avec une architecture multicouche couplant les films luminophores et des nanostructures métalliques d'aluminium et d'argent qui possèdent une résonnance plasmon dans la gamme UV et bleu respectivement ; (ii) l'effet photonique a été évalué en réalisant une structuration du film luminophore via une croissance sur des membranes macro-poreuses. La méthode de synthèse choisie est le dépôt par ablation laser pulsé
Rare earth luminescent thin film offers attractive properties for down shifting application, particularly for a better adaptation of the solar spectrum to silicon solar cells. In this thesis, we studied two phosphor materials : Y2O3 doped Eu3+ and CaYAlO4 codoped Ce3+, Pr3+. One issue identified for the use of these phosphors as thin films is their low absorption coefficient. We examined two tracks during this thesis to meet these needs : (i) the plasmonic effect was studied by making films with a multilayer architecture coupling the phosphor films and aluminium or silver metallic nanostructures which have a plasmon resonance in the UV range and blue respectively ; (ii) the photonic effect was evaluated by structuring the phosphor layer by self-organization growth on macroporous membranes. We did the syntheses by pulsed laser deposition

Cette thèse concerne l’étude de l’effet du dopage au chrome sur les propriétés structurales, électriques et optiques des films de dioxyde de vanadium. Ces films V(1-x)CrxO2 (x allant de 0 à 25%) de 110 nm d’épaisseur ont été déposés par dépôt par ablation laser (PLD) multicibles sur substrat saphir c. Ils ont été caractérisés grâce à des techniques d’analyse morphologique, structurale, électrique et optique. Les différentes phases présentes dans les films V(1-x)CrxO2 ont été identifiées par DRX, spectroscopie Raman et comparées au diagramme de phase du matériau massif. Les phases M1, M2 et M3, un mélange M2 + M3 et la phase R ont été identifiées. En revanche la phase M4 n’a pas été détectée pour des dopages supérieurs à 8%, montrant une réelle différence entre diagrammes de phase du matériau massif et des films. Le dopage au chrome a permis d’augmenter la température de transition isolant-métal de 68 à 102°C. En revanche, la dynamique de cette transition, déterminée par mesure de transmission optique ou par mesure de résistivité électrique, est souvent diminuée. Enfin, des dispositifs à deux terminaux à base de films V(1-x)CrxO2 ont été réalisés. Leurs caractérisations courant-tension montrent que le dopage au chrome influence fortement le seuil d’activation de la transition entre les états isolant et métallique
This thesis presents a study of the effect of chromium doping on structural, electrical and optical properties of thin films of vanadium dioxide. These V(1-x)CrxO2 thin films (x from 0 to 25%) of 110 nm thick have been deposited on c sapphire substrate by multi target Pulsed Laser Deposition method. Their morphological, structural, electrical and optical properties have been studied. Different phases for V(1-x)CrxO2 have been identified by XRD and Raman analysis and compared to those of bulk material. M1, M2, M3, a mixture M2 + M3 and R phases are present. The M4 phase has not been detected for doping above 8%, showing a real difference between phase diagram of bulk and thin films. Chromium doping also increases the metal-insulator transition temperature from 68°C to 102°C. Moreover, the transition dynamics, determined using optical transmission and electrical resistivity measurements, decreases. Finally, two terminal switches based on V(1-x)CrxO2 thin films have been fabricated. Their current-voltage characterization showed that chromium doping affects the activation threshold voltage of the metal to insulator transition

L'objectif de ce travail était l'élaboration par ablation laser pulsé (PLD) et la caractérisation de couches minces d'oxydes dans le système K-Nb-O, et plus précisément d'une phase de structure bronze de tungstène quadratique (TTB) sous forme de nanorods, potentiellement intéressante dans le contexte de la recherche de nouveaux piézoélectriques sans plomb. Malgré une forte compétition de croissance entre les différentes phases, l'étude approfondie des conditions de dépôt a montré la possibilité d'obtenir les phases KNb3O8, K4Nb6O17, K6Nb10,88O30 (TTB) et KNbO3, en films minces après une phase d’optimisation essentielle. Nous avons déterminé l'influence des conditions de dépôt sur la formation et la nanostructuration de ces composés en couches minces. En particulier, il a été démontré que la température et la composition de la cible PLD avaient une forte influence sur la croissance de la phase de structure TTB. Une étude plus approfondie de ces phases a révélé que toutes avaient une morphologie spécifique liée à leur structure anisotrope, que nous avons pu contrôler par la croissance épitaxiale sur les substrats SrTiO3 orienté (100) et (110). L'existence d'une activité piézoélectrique dans des couches minces de la phase TTB, mise en évidence par PFM, lui confère un intérêt certain. Cette phase TTB a également été obtenue dans le système Na-K-Nb-O, très connu pour ses propriétés piézoélectriques et ferroélectriques, ouvrant la voie sur de nouvelles recherches
The purpose of this work was the elaboration by pulsed laser deposition (PLD) and the characterization of thin films of oxides in the K-Nb-O system, and more precisely that of a tetragonal tungsten bronze phase (TTB) as nanorods, of potential interest as a new lead free piezoelectric. In spite of a strong growth competition between the different phases, the detailed study of the deposition conditions showed that it is possible to obtain KNb3O8, K4Nb6O17, K6Nb10,88O30 (TTB ) and KNbO3 in thin films form after an important optimization step. We have determined the influence of these deposition conditions on the formation and the nanostructuration of these compounds as thin films. In particular, it was shown that the temperature and the PLD target’s composition has a strong influence on the growth of the TTB structure. A further study of these phases revealed that all have a specific morphology related to their anisotropic structure, that we have controlled by the epitaxial growth on the (100) and (110) SrTiO3 substrates. The existence of a piezoelectric activity in the TTB thin films, evidenced by PFM, gives a great interest to this phase. This TTB phase was also obtained in the Na-K-Nb-O system, well known for its piezoelectric and ferroelectric properties, opening the way to new research

Les cellules photovoltaïques et les diodes électroluminescentes pérovskites requièrent des couches d'injection/extraction de charges, qui sont cruciales pour plusieurs processus importants régissant les performances et la durée de vie. Bien que des études intensives aient été consacrées au développement de couches interfaciales innovantes de type p, des matériaux présentant des propriétés hautement ajustables et une stabilité photochimique élevée restent très recherchés. Cette thèse explore l’utilisation d’oxydes pérovskites comme couches d’interface pour des applications optoélectroniques en raison de leurs propriétés ajustables et de leur stabilité en conditions ambiantes. Des couches minces d’oxydes de pérovskites de type SrTi0.7Fe0.3O3-δ (STFO) sont utilisées comme couches d'extraction ou d'injection de charge pour les cellules solaires et les diodes électroluminescentes à base de pérovskites halogénées. En utilisant la technique de dépôt par laser pulsé (PLD), des couches minces STFO hautement cristallines ont été déposées sur des substrats en verre/FTO à des températures relativement modérées (<400 °C) par rapport aux techniques de dépôt traditionnelles. Des post-traitements thermiques, soit par traitement thermique rapide (RTP), soit par recuit thermique conventionnel (TA), ont été utilisés dans le but d’améliorer la plus grand cristalline des films polycristallins et pour ajuster leurs propriétés optiques et électroniques. Lorsqu'ils sont déposés sur la pérovskite d’oxyde, les couches d'halogénure de pérovskite de type FA0.85Cs0.15Pb(I0.85Br0.15)3 (adaptées à la conversion d'énergie photovoltaïque PV) présentent des tailles de grains plus grandes et un meilleur ordre cristallin par rapport à des films similaires déposés sur une couche interfaciale de type p de référence telle que le PEDOT:PSS commercial. De plus, la présence de l'oxyde a entraîné une nette réduction de la phase de pérovskite halogénée optiquement inactive, illustrant l’impact positif de la couche d’oxyde pérovskite sous-jacente. Les couche de STFO recuites (RTP et le TA) induisent par ailleurs une plus grande durée de vie de l’exciton dans la couche active par rapport au PEDOT :PSS. De façon similaire, la cristallisation d’une pérovskite halogénée quasi-2D de type (PEA)2(MA)PbBr4 (adaptée à la fabrication de LED) sur des couches de STFO a été réalisée avec succès, conduisant à des propriétés similaires que pour des couches références déposées sur du PEDOT:PSS. Dans ce cas, la pérovskite quasi-2D déposée sur STFO a montré une durée de vie de l’exciton relativement longue. Bien que l'intégration de couches minces de STFO dans les deux types de dispositifs ait donné lieu à des performances limitées, ce travail démontre le fort potentiel de la classe des oxydes de pérovskites pour la création de dispositifs tout-pérovskite efficaces et stables
Halide organic-inorganic photovoltaics and light-emitting diodes require suitable charge injection/extraction layers, which are crucial for several important processes governing performance and lifetime. While intensive research has been devoted to developing innovative p-type interfacial layers, materials with highly tunable properties and high photochemical stability remain in demand. This thesis explores oxide perovskites as interlayers for optoelectronic applications due to their stable physical properties under ambient conditions. SrTi0.7Fe0.3O3-δ (STFO) oxide perovskite thin film is utilized as charge extraction/injection layers for planar halide perovskite solar cells and light-emitting diodes. Using pulsed laser deposition (PLD), highly crystalline STFO thin layers on glass/FTO substrates have been successfully processed at relatively moderate temperatures (<400 °C) as compared to traditional deposition techniques. Additional thermal treatments, either by rapid thermal processing (RTP) or conventional thermal annealing, have been applied to the oxide thin films to further improve the larger crystal of the polycrystalline layers, and to tune their optical and electronic properties. When deposited on top of the oxide perovskite, FA0.85Cs0.15Pb(I0.85Br0.15)3 halide perovskite layer (suitable for photovoltaic PV energy conversion) show larger grain sizes and better crystalline order than compared to similar films deposited on top of reference p-type interlayer such as commercial PEDOT:PSS. Furthermore, the presence of the oxide resulted in a clear reduction of the fraction of optically inactive halide perovskite phase. This observation suggests that the perovskite interlayer positively impacts the growth mechanism of the halide perovskite active layer. Finally, annealed STFO layers induce longer exciton lifetime in the halide perovskite active layer, compared PEDOT:PSS. Similarly, the crystallization of the (PEA)2(MA)PbBr4 quasi-2D perovskite (suitable for light-emitting LED applications) on STFO layers was found to be of high quality, leading to comparable properties of layers deposited on top of classical PEDOT:PSS. Moreover, quasi-2D perovskite on STFO showed quite a long exciton lifetime. Although STFO thin films integrated into both halide perovskite PV and LED devices have conducted to limited performance, this work demonstrates the high potential of oxide perovskites towards efficient and stable all-perovskite devices

Grace à leurs propriétés fonctionnelles prometteuses, l’étude des oxydes ternaires à base de vanadium déposés sous forme de couche mince ont suscité beaucoup d’intérêt et ont fait l’objet d’une activité intense en recherche dans le domaine optoélectronique et photovoltaïque.Durant ce travail de thèse, on a étudié dans un premier temps la possibilité d’utiliser les métaux fortement corrélés tel que SrVO3 comme étant un oxyde transparent et conducteur (TCO). Pour cela, on a étudié l’évolution des propriétés optoélectroniques en fonction des conditions de croissance du SrVO3 déposé sous forme de couche mince. Dans un deuxième temps, notre étude s’est focalisée sur la réalisation d’une ingénierie de cellule solaire basée sur les hétérostructures tout oxyde de différentes bandes interdites. Pour cela, par un choix judicieux de la largeur de bande interdite de certaines pérovskites, nous avons synthétisé le LaVO3, dont l’absorption est optimale dans le spectre solaire, sur un substrat SrTiO3 sous différentes conditions de croissance. Du point de vue optique, l’étude des hétérostructures LaVO3/SrTiO3 déposé à basse pression d’oxygène a mis en évidence que le film LaVO3 possède une bande interdite de 1.18 eV se situant dans la plage optimale pour le photovoltaïque. Du point de vue électrique, l’interface polaire LaVO3/ SrTiO3 génère une couche d’interface conductrice qui servira de contact électrique pour les cellules solaires. Un autre intérêt du LaVO3 est sa structure cristalline commune à un grand nombre d’oxydes possédant des différentes valeurs des bandes interdites. Pour réaliser notre système, nous avons choisi en particulier la pérovskite LaFeO3 ayant une bande interdite de 2.2 eV, supérieure à celle du LaVO3 afin d’améliorer l’absorption optique à haute énergie. Une fois les propriétés optoélectroniques ont été établies, nous avons synthétisé l’empilement LFO/LVO sur un substrat SrTiO3 à basse pression d’oxygène. L’évolution des propriétés de notre système en fonction de l’épaisseur de LaFeO3 déposé est également étudié, mais jusqu’à présent aucune propriété de photoconductivité n’a été obtenue
Due to their promising functional properties, ternary oxide thin films based on Vanadium have gained much research interest in photovoltaic technologies.During this work, we first studied the possibility to use the strongly correlated metal SrVO3 as a transparent conducting oxide (TCO). For this reason, we have studied the optoelectronic properties of SrVO3 under different growth conditions. Second, our study was focused on making band gap-graded design solar cells based on oxide heterostructures. LaVO3 is particularly interesting due to its optical band gap localized in the optimal range for harvesting solar light. Accordingly, the LaVO3 was synthetized on SrTiO3 substrate under different growth conditions. Optical measurements reveal that LaVO3/SrTiO3 heterostructure grown at low oxygen pressure possess a band gap of 1.18 eV in the ideal energy range for photovoltaic. Electrical properties show that the interface LaVO3/ SrTiO3 is conducting, serving as an electrical contact for solar cells. Another interest of LaVO3 is its crystalline structure offering the possibility to combine it with other structurally compatible transition metal oxides with larger band gap such as LaFeO3 (2.2 eV) in order to enhance the optical absorption at high energy. Once the optoelectronic properties have been established, the LFO/LVO heterostructure was synthetized on SrTiO3 substrate at low oxygen pressure. The physical properties of our system have been also investigated for different LaFeO3 thickness but, to date, no photoconductivity was obtained