Synthèse par co-pulvérisation cathodique magnétron en condition réactive et caractérisation de revêtements d’oxydes conducteurs transparents à base de CuCrO2 de structure délafossite

Synthesis by reactive megnetron co-sputtering and characterization of delafossite structure CuCrO2-based transparent conductive films

• Auteur / Autrice : Hui Sun
• Direction : Alain Billard, Frédéric Sanchette, Mohammad Arab Pour Yazdi
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Matériaux
• Date : Soutenance le 19/07/2016
• Etablissement(s) : Belfort-Montbéliard
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences pour l'ingénieur et microtechniques (Besançon ; 1991-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : IRTES. LERMPS - Laboratoire d'Études et de Recherches sur les Matériaux- les Procédés et les Surfaces / IRTES - LERMPS
• Partenaire(s) de recherche : Etablissement de préparation : Université de technologie de Belfort-Montbéliard (1999-....)
• Partenaire(s) de recherche : Université : Université de technologie (Troyes ; 1994-....)
• Jury : Président / Présidente : Jean-François Pierson
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Jean-François Pierson, Antoine Barnabe, Daniel Bellet, Aurélien Besnard, Cédric Ducros
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Antoine Barnabe, Daniel Bellet

Mots clés

Mots clés contrôlés

Pulvérisation cathodique

Couches minces

Mots clés libres

TCOs

Pulvérisation en condition réactive

Délafossite

Propriété optoélectronique

TCOs

Reactive magnetron sputtering

Delafossite

Optoelectronic property

Résumé

Les TCOs (Transparent Conductive Oxide) trouvent des applications dans de nombreux domaines s'étendant del'électrochromie au photovoltaique en passant par l'opto-électronique. Parmi les matériaux historiques, les TCOs detype n font l'objet d'une littérature abondante tandis que les TCO de type p sont quant à eux étudiés de façon plusconfidentielle mais commencent à susciter un engouement, notamment dans l'objectif de jonctions p-ntransparentes.Sur la base de la théorie de la méthode de modulation chimique de bande de valence, le composé CuCrO2 destructure délafossite est considéré comme un candidat intéressant de TCO de type p. L'objectif de ces travaux estd'élaborer des films minces à base de CuCrO2 avec une transmittance optique acceptable et une conductivitéélectrique de type p élevée afin de envisager la possibilité de fabrication des jonctions p-n transparents pourdiverses applications.Dans ce travail, les films CuCrO2 ont été déposés par co pulvérisation cathodique magnétron en condition réactiveà partir de cibles métalliques. Une substitution partielle de Cr par Mg a ensuite été effectuée et l'influence del'épaisseur du film CuCrO2 :Mg sur ses propriétés optoélectroniques a été étudiée. Enfin, des revêtementsd'architecture sandwich CuCrO2 :Mg/Ag/CuCrO2 :Mg ont été élaborés en faisant varier le temps de dépôt de lacouche intermédiaire d'argent afin d'améliorer les performances optoélectroniques des films.

Transparent conductive oxides (TCOs) can be widely used in various domains from electrochromics to photovoltaicsowing to their unique optoelectronic properties. During the history of the development of TCOs, most attention hasbeen focused on n-type TCOs, while p-type TCOs have made slow progress. Recently, the studies on p-type TCOsraised many interest especially due to their potential application in the fabrication of transparent p-n junctions.Based on the theory of chemical method of valance band, CuCrO2 compound with delafossite structure isconsidered as an interesting candidate for p-type TCOs. The objective of this work is to synthesize CuCrO2-basedthin films with acceptable optical transmittance and high p-type electrical conductivity in order to explore thepossibility of fabrication of transparent p-n junctions for various applications.In this work, CuCrO2 films were deposited by reactive sputtering from metallic targets. Then, partial Cr substitutionby Mg was performed into CuCrO2 films and the influence of the films thickness on its optoelectronic properties wasstudied. Finally, sandwich architectural coatings of CuCrO2 :Mg/Ag/CuCrO2 :Mg were designed in order to improvethe films optoelectronic performances.