Capteurs De Gaz : Elaboration Et Caractérisation De Système D’oxydes Semi-conducteurs En Films Minces

Résumé: Dans ce travail nous avons préparé des couches minces du mélange d’oxyde complexe ZnO/ZnAl 2 O 4 et ZnO non dopé et dopés au magnésium ZnO : Mg par la technique de pulvérisation chimique ultrasonique USP (technique simple et économique) sur des substrats en silicium et verre. La formation de ZnAl 2 O 4 dépend des conditions de dépôt et de recuit thermique. Les principaux paramètres influant dans le procédé USP sont la température du substrat (T s ), les concentrations des précurseurs. Le traitement thermique en est également un facteur capital dans la formation de l’aluminate de zinc en phase unique ou en mélange de phases ZnO/ZnAl 2 O 4 . Les analyses des couches minces de ZnO/ZnAl 2 O 4 selon la technique de la diffraction des rayons X montrent que la taille des grains est à l’échelle nanométrique, déposées sur verre est entre 10-26 nm et sur silicium  28-57 nm pour le ZnO quand le rapport molaire passe de 1/2 à 1. La caractérisation optique par UV-Vis en mode réflectance des films ZnO/ZnAl 2 O 4 /Si avec le rapport molaire entre les précurseurs de Zn et d’Al, a montré que l’énergie du gap E g des oxydes ZnO et ZnAl 2 O 4 décale vers les grandes valeurs quand la température du traitement thermique passe de 900°C à 550°C dû à la minimisation de la taille de cristallites et l’etat cristallin. Une bonne sensibilité du senseur ZnO/ZnAl 2 O 4 /Si (avec R = 1), à température ambiante, au gaz de l’ammoniac NH 3 de l’ordre de 86,2 % a été observé et un temps de réponse/recouvrement très rapide estimé à 4s/5s été enregistré pour le même capteur en couches minces. Le système des deux oxydes inhibe la recombinaison des pairs électrons/trous et améliore le potentiel catalytique de la couche. Une série de films minces de l’oxyde de zinc dopé par le magnésium (2, 5 et 7 %) a été élaboré dans le but de son application comme capteur de gaz. L’incorporation de l’Mg semble être faite avec succès dans le réseau du ZnO. La plus faible taille des cristallites correspond au film ZnO : 2%. Mg en masse de 40 nm et une meilleure qualité cristalline.

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