Couches minces amorphes d'ITO : caractérisation, structure, évolution et fonctionnalisation sous rayonnements UV

Amorphous ITO thin films : characterization, structure, evolution and functionalization under UV radiations

• Auteur / Autrice : Gérard Legeay
• Direction : Ala Sharaiha, Xavier Castel, Jacques Pinel
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Électronique
• Date : Soutenance en 2011
• Etablissement(s) : Rennes 1
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Mathématiques, télécommunications, informatique, signal, systèmes, électronique (Rennes)
• Partenaire(s) de recherche : autre partenaire : Université européenne de Bretagne (2007-2016)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Matériaux amorphes

Usinage par laser

Effets du rayonnement ultraviolet

Surfaces (technologie)

Oxyde d'indium-étain

Couches minces

Résumé

L'oxyde d'indium, transparent dans le domaine du visible, peut devenir conducteur électrique par création de lacunes d'oxygène et/ou par dopage à l'étain (ITO). Déposé en couches minces par pulvérisation cathodique RF à température ambiante, il est compatible avec des supports organiques souples. Dans une première partie, nous décrivons les méthodes de caractérisation mises en place. Nous précisons et discutons les propriétés structurales, électriques et optiques de nos couches optimisées amorphes. Leurs performances sont comparables à celles des meilleures couches polycristallines d'ITO, classiquement obtenues à température élevée. Nous examinons ensuite l'interaction de ces couches avec les rayonnements UV. Le faisceau d'un laser à excimères permet d'y transférer la géométrie désirée par ablation, sans recours à une photolithographie standard. Le recuit et la cristallisation par laser, à plus faibles fluences, sont comparés à un recuit standard au four. Nous mettons enfin en évidence le rôle du rayonnement UV dans le contrôle des réactions de surface, principalement avec l'eau. Nous présentons l'action des très faibles fluences UV sur les caractéristiques électriques des couches d'ITO.

Indium oxide is transparent in the visible spectrum. Electrical conductivity is obtained by tin doping (ITO) and/or by the creation of oxygen vacancies. Thin films have been deposited by RF cathodic sputtering at room temperature. So, organic flexible substrates can be used safely. In a first part, implemented characterization procedures are described. Structural, electrical and optical properties of our optimized amorphous films are reported and discussed. Such films reach electrical and optical characteristics similar to those of the best polycrystalline ITO layers, usually processed at high temperature. Next, the interactions between layers and UV radiations are investigated. An excimer laser beam can print a lay-out by ablation. At lower fluences, laser annealing and crystallisation are compared to a standard oven annealing. Finally, we emphazise the role of UV radiations in the control of surface reactions, mainly with water. Changes induced by very low UV fluences on the electrical properties of ITO films are studied.