Manuscrit de la thèse

Résumé :

Cette étude porte sur le dépôt par ALD du nouvel oxyde transparent conducteur SrVO₃ (SVO) sur substrats en silicium ou en verre avec ou sans couche tampon de TiO₂. Tout d’abord, le dépôt par ALD de la couche tampon de TiO₂ a été étudié. Ce dernier est déposé sous forme d’anatase à partir de 250°C et présente un mécanisme de croissance spécifique, et des propriétés optiques et électriques caractéristiques de ce matériau. Dans un second temps, de l’oxyde de vanadium a été déposé, comme étape préliminaire à l’obtention du SVO. Après recuit à 500°C sous atmosphère réductrice, les films d’oxyde de vanadium sont cristallisés en un mélange de phases VO₂ et V₂O₅ et/ou V₆O₁₃. Ce mélange présente la transition métal isolant (IMT) du VO₂ autour de 68°C, qui est étudiée en température par diverses analyses structurales (XPS, Raman), électriques (résistivité) et optiques (FTIR, ellipsométrie), révélant une très forte diminution de la transmission dans l’infrarouge (63%) à cette IMT. Enfin, après élaboration d’un protocole pour déposer par ALD l'oxyde ternaire SVO, le système strontium-vanadium-oxygène a été investigué selon les paramètres de dépôts. Les phases Sr₃V₂O₈ et Sr₂VO₄ ont été finalement obtenues après recuit à 500°C sous atmosphère réductrice, leurs caractéristiques optiques ont été mesurées par ellipsométrie, ainsi que leur énergie de bande interdite.

Mots-clés : ALD, Oxyde transparent conducteur .

Development of new generation transparent conductive oxides by ALD

Abstract:

This study focuses on the atomic layer deposition (ALD) of the novel transparent conductive oxide SrVO₃ (SVO) onto silicon and glass substrates with or without a TiO₂ buffer layer. First, the deposition by ALD of the TiO₂ buffer layer was investigated. The latter is deposited in anatase phase from 250°C and has a specific growth mechanism as well as optical and electrical properties characteristic of this material. Next, vanadium oxide was deposited as a preliminary step to obtain SVO. After annealing at 500°C under reducing atmosphere, the vanadium oxide films were crystallized into a mixture of VO₂ and V₂O₅ and/or V₆O₁₃ phases. This mixture shows the insulating metal transition (IMT) of VO₂ around 68°C, which is studied in temperature by various structural (XPS, Raman), electrical (resistivity) and optical (FTIR, ellipsometry) analyses, revealing a very strong decrease of the transmission in the infrared (63%) at this IMT. Finally, after the elaboration of a protocol to deposit by ALD the ternary oxide SVO, the strontium-vanadium-oxygen system was investigated according to the deposition parameters. The Sr₃V₂O₈ and Sr₂VO₄ phases were obtained after annealing at 500°C under reducing atmosphere, and their optical properties were measured by ellipsometry, as well as their band gap.

Keywords: Thin films, Transparent conductive oxide.

Contact : Christophe Labbé, CIMAP/NIMPH