The Oxygenated amorphous cadmium telluride a-CdTe:O Syntesis and study of some pysico-chemical properties
Le Tellurure de Cadmium amorphe oxygéné a - CdTe:O Synthèse et étude de quelques propriétés physico-chimiques
Résumé
The work presented in this thesis is part of the study of the properties of thin layers of semiconductor materials based on cadmium telluride CdTe. The study of the influence of various deposition parameters on the properties of CdTe thin films has enabled us to develop a method of preparing a new material based on CdTe. It is the oxygenated amorphous cadmium telluride aCddTe: O. The thin film deposition of CdTe a-O from a target polycrystalline CdTe requires the use of a plasma high oxidizing power. Plasma we used is obtained from a mixture of argon Ar, oxygen and nitrous subjected to an electric field radio frequency of 13.56 MHz. We have shown that dinitrogen plays a catalytic role in the oxidation of CdTe deposition in the plasma which determines the composition of thin films of a-CdTe: O Indeed, the oxygen content of these layers can be around 60% when the oxidation conditions are pushed to the extreme. The optical properties of thin layers of a-CdTe: O highly dependent on the oxygen content of the layers. Thus the energy of the optical gap Eg varies between 1.45 eV and 1.85 eV for an oxygen content between 0 and 40 atomic%. The extrapolated value of the infrared the refractive index of these layers varies, in turn, between 2.15 and 2.75. The XPS study shows that the oxygen incorporated in the films of a-CdTe: O binds to both tellurium atoms as those of cadmium. Using X-ray reflectometry, we have highlighted the influence of plasma oxidation on previous thin CdTe. We have thus succeeded in developing a method that can significantly reduce the surface roughness of thin layers of CdTe. When pushed to the extreme oxidation conditions, we can obtain the amorphous thin stable oxide CdTeO3. The study of electrical properties of these layers can highlight their insulating nature. We were able to determine their electrical resistivity continues 3x10 ^ 6 ohm.m and relative dielectric constant (16). The optical transmission measurements were used to determine their optical gap energy Eg = 3.91 eV and the extrapolated value of their infrared refractive index (1.90). Thin layers of amorphous CdTeO3 were also deposited on CdTe thin film. Appropriate annealing structures obtained can grow CdTeO3 of polycrystalline CdTe polycrystalline.
Le travail présenté dans cette thèse s'inscrit dans le cadre de l'étude des propriétés des couches minces de matériaux semi-conducteurs à base de tellurure de cadmium CdTe. L'étude de l'influence de différents paramètres de dépôt sur les propriétés des couches minces de CdTe nous a permis de mettre au point une méthode de préparation d'un nouveau matériau à base de CdTe. Il s'agit du tellurure de cadmium amorphe oxygéné aCddTe:O. Le dépôt de couches minces de a-CdTe:O à partir d'une cible polycristalline de CdTe nécessite l'utilisation d'un plasma à haut pouvoir oxydant. Le plasma que nous avons utilisé est obtenu à partir d'un mélange d'argon Ar, de dioxygène et de diazote soumis à un champ électrique radiofréquence de 13,56 MHz. Nous avons montré que le diazote joue un rôle de catalyseur de l'oxydation de CdTe dans le plasma de déposition dont la composition détermine celle des couches minces de a-CdTe:O. En effet, la teneur en oxygène de ces couches peut avoisiner les 60 % lorsque les conditions d'oxydation sont poussées à l'extrême. Les propriétés optiques des couches minces de a-CdTe:O dépendent beaucoup de la teneur des couches en oxygène. C'est ainsi que l'énergie Eg du gap optique varie entre 1,45 eV et 1,85 eV pour une teneur en oxygène variant entre 0 et 40 % en pourcentage atomique. La valeur extrapolée à l'infrarouge de l'indice de réfraction de ces couches varie, quant à elle, entre 2,15 et 2,75. L'étude par XPS montre que l'oxygène incorporé dans les couches minces de a-CdTe:O se lie aussi bien aux atomes de tellure qu'à ceux de cadmium. En utilisant la réfléctométrie des rayons X, nous avons pu mettre en évidence l'influence du plasma oxydant précédent sur les couches minces de CdTe. Nous avons réussi ainsi à mettre au point une méthode qui permet de réduire considérablement la rugosité de surface des couches minces de CdTe. Lorsque l'on pousse à l'extrême les conditions d'oxydation, on peut obtenir des couches minces amorphes de l'oxyde stable CdTeO3. L'étude des propriétés électriques de ces couches permet de mettre en évidence leur caractère isolant. Nous avons pu ainsi déterminer leur résistivité électrique continue 3x10^6 ohm.m et leur constante diélectrique relative (16). Les mesures de transmission optique ont permis de déterminer leur énergie de gap optique Eg=3,91 eV ainsi que la valeur extrapolée à l'infrarouge de leur indice de réfraction (1,90). Des couches minces amorphes de CdTeO3 ont aussi été déposées sur CdTe en couche mince. Un recuit approprié des structures ainsi obtenues permet de faire croître du CdTeO3 polycristallin sur du CdTe polycristallin.
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