Thèse soutenue

Croissance, photoluminescence et électroluminescence de films de ZnO dopé terres rares
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Auteur / Autrice : Clement Guillaume
Direction : Xavier PortierChristophe Labbé
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Physique
Date : Soutenance le 16/12/2019
Etablissement(s) : Normandie
Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale physique, sciences de l’ingénieur, matériaux, énergie (Saint-Etienne du Rouvray, Seine Maritime)
Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Centre de recherche sur les ions, les matériaux et la photonique (Caen ; 2008-....)
établissement de préparation : Université de Caen Normandie (1971-....)
Jury : Président / Présidente : Laurence Méchin
Examinateurs / Examinatrices : Xavier Portier, Christophe Labbé, Laurent Pichon, Laurent Binet, Aziz Dinia
Rapporteurs / Rapporteuses : Laurent Pichon, Laurent Binet

Résumé

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Cette étude porte sur l’élaboration et la caractérisation d’hétérojonctions de type ZnO/Si avec plusieurs dopages en terres rares de 0,3 à 3,0 % atomique (Yb, Tb, Eu) du ZnO. Une ingénierie des matériaux basée sur le savoir-faire d’une équipe du CIMAP a permis de mettre en évidence des propriétés remarquables d’émission lumineuse de telles structures liées aux transitions optiques des terres rares et notamment à la suite de traitements thermiques extrêmes (jusqu’à 1373 K). Ces derniers ont en effet généré de nouvelles phases présentant des propriétés intéressantes. Par ailleurs, L’électroluminescence de ces structures a été explorée et elle a révélé des intensités importantes suite à des traitements thermiques à 973 K. Ces derniers ont donné lieu à une configuration favorable à l’émission des ions terres rares localisées plus particulièrement dans la zone de charge d’espace de l’hétérojonction suite à une diffusion des terres rares à l’interface ZnO:TR/Si. Enfin, des structures multicouches de 65 nm d’épaisseur constituées de sous couches ZnO:Ce, ZnO:Tb et ZnO:Tb,Eu avec des épaisseurs variables ont été testées en électroluminescence afin d’obtenir des diodes blanches. Les mécanismes d’excitation des terres rares sont discutés.