Thèse soutenue

Préparation de nanostructures de ZnO et intégration dans des dispositifs photoélectriques
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Auteur / Autrice : Zhen Guo
Direction : Caroline Andreazza
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Physique
Date : Soutenance le 25/05/2011
Etablissement(s) : Orléans en cotutelle avec University of Chinese academy of sciences
Ecole(s) doctorale(s) : Ecole doctorale Sciences et technologies (Orléans)
Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Centre de Recherche sur la matière divisée - Centre de Recherche sur la Matière Divisée
Equipe de recherche : Changchun Institute of Optics, Fine Mechanics and Physics
Jury : Président / Présidente : Shiyong Liu
Examinateurs / Examinatrices : Caroline Andreazza, Shiyong Liu, Jacques Zheng, Bin Yao, Hang Song
Rapporteurs / Rapporteuses : Jacques Zheng, Bin Yao

Mots clés

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Mots clés contrôlés

Mots clés libres

Résumé

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L’oxyde de Zinc (ZnO) est un oxyde semi-conducteur à large bande interdite dont un paramètre primordial est la valeur importante de l’énergie du premier exciton. Ces caractéristiques font de ZnO un matériau à fort potentiel applicatif notamment pour l’électronique. Cette thèse développe d’une part l’étude de la croissance contrôlée de nanostructures de ZnO sur différents supports et d’autre part l’étude de l’intégration de telles nanostructures dans des nano-composants. Plusieurs méthodes de préparation ont été utilisées au cours de ce travail : l’élaboration par voie chimique en phase vapeur et la synthèse hydrothermale qui ont permis l’obtention de nanofils, « nanopilliers » de taille et de densité variables pouvant être alignés perpendiculairement au support. L’intégration de ces réseaux alignés de nanofils dans des nano-composants a montré une émission stimulée par pompage optique utilisant un laser femtoseconde présentant un seuil de 96KW/cm2. Une couche de platine utilisée comme miroir de haute réflectivité a par ailleurs montré une diminution du seuil jusque 17.3KW/cm2. Des microtiges de ZnO présentant un arrangement périodique avec des faces parallèles entre elles, obtenues sur un film mince monocristallin de GaN, a permis l’obtention d’une cavité résonante de qualité. Par pompage optique, une émission stimulée est observée dans ces hétérojonctions GaN / micro-tiges de ZnO. Des expériences d’électoluminescence ont montré une raie d’émission unique centrée à 407nm avec une largeur à mi-hauteur de 0.7nm. L’analyse par photoluminescence de ces hétérojonctions a montré que cette émission provenait des micro-tiges de ZnO. Enfin, des réseaux très compacts de nanofils de ZnO sur substrat de silicium ont été obtenus par pulvérisation magnétron et ont permis la conception de nano-photodetecteurs.