Elaboration et caractérisation de couches minces du système Cu-Fe-O : des nanocomposites Cu/CuxFe3-xO4 à la delafossite CuFeO2 : vers l'élaboration de conducteurs tranparents de type p

Elaboration and characterization of Cu-Fe-O system thin films : from nanocomposites Cu/CuxFe3-xO4 to delafossite CuFeO2 compounds : towards p-type tranparent conducting oxides

• Auteur / Autrice : Emmanuelle Mugnier
• Direction : Philippe Tailhades, Antoine Barnabe
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences des matériaux
• Date : Soutenance en 2007
• Etablissement(s) : Toulouse 3

Mots clés

Mots clés contrôlés

Couches minces métalliques

Pulvérisation cathodique -- Applications industrielles

Oxydation

Matériaux hybrides

Mots clés libres

Delafossite

Nanocomposites

Système Cu-Fe-O

Couches minces

Tco

Pulvérisation cathodique radiofréquence

Oxydation partielle

Auto-organisation

Résumé

Ces travaux de recherche avaient pour objectif l'élaboration de couches minces de delafossite CuFeO2 par pulvérisation cathodique radiofréquence à température ambiante dans l'optique ultérieure d'applications TCO. Dans une première partie, nous avons optimisé le procédé d'élaboration de disques de CuFeO2 en vue de l'élaboration d'une cible de pulvérisation. Par ailleurs, nous avons étudié la stabilité de ce composé sous atmosphère oxydante. Cette étude a montré la possibilité d'oxyder partiellement CuFeO2 en CuFeO2+d avec d = 0,18. Dans une seconde partie, nous avons corrélé les paramètres de dépôt avec la structure des couches minces. Lors de l'élaboration de nanocomposites Cu/CuxFe3-xO4, un phénomène d'auto-organisation des particules métalliques de surface a été mis en évidence. Enfin, nous avons synthétisé des couches minces de CuFeO2 qui présentent une conductivité de type p, une résistivité d'environ 103W. Cm et une transmission maximale dans le domaine du visible de 55%.

The aim of my research work was to elaborate delafossite CuFeO2 thin films by rf-sputtering at room temperature for future TCO applications. Firstly, we optimised the CuFeO2 ceramic elaboration process, which have then been transposed to the elaboration of the sputtering target. In addition, we studied its stability under air atmosphere. We thus showed that the partial oxidation of CuFeO2 to CuFeO2+d is possible with d = 0,18. In a second part, we correlated sputtering parameters with thin films composition, mainly by relating the energetical phenomena generated by these parameters with oxido-reduction phenomena. We thus reached different part of the Cu-Fe-O phase diagram. When elaborating nanocomposites Cu/CuxFe3-xO4, a self-assembly phenomenon of surface metallic particles has been observed. Finally, we synthesized delafossite thin films, which have a p-type conductivity, a resistivity of about 103W. Cm and a maximal transmission in the visible spectra of 55% for a 100nm thick film.