Étude approfondie des couches minces de l'oxyde de vanadium et de l'oxyde d'indium: étain fonctionnalisées pour des dispositifs
L'objectif de cette thèse de doctorat est d’étudier les propriétés thermochromes des couches minces de dioxyde de vanadium (VO2) ainsi que les propriétés optoélectroniques des couches minces d'oxyde d’indium-étain (ITO) en vue de leur utilisation tandem. Le VO2 est un matériau thermochrome intéressant de la famille des oxydes de métaux de transition (OMT). Il est caractérisé par une température de transition (Tt), généralement au voisinage de 68 °C. En dessous de cette température, il se comporte comme un semi-conducteur et au-dessus de celle-ci presque comme un métal. En traversant la Tt, nous observons des changements brusques et réversibles dans les propriétés optiques, électriques et structurales de ce matériau. L’ITO est un conducteur transparent couramment utilisé dans des dispositifs optoélectroniques et photovoltaïques. Il est caractérisé par une large bande interdite, une transmittance visible élevée ainsi qu’une conductivité élevée. Jusqu’à présent, les études sur les propriétés optiques et électriques des couches minces du VO2 ont été menées séparément. Nous avons donc étudié ces propriétés sur le même échantillon et également en fonction de l’épaisseur. Cette étude qui porte sur la variation du comportement électrique des couches minces de VO2 en fonction de leur taille a été réalisée pour la première fois à la lumière des théories existantes. Plusieurs paramètres associés à ces propriétés ont été déduits. Cette étude détaillée nous a conduit vers des échantillons du VO2 avec des propriétés optimales pour des applications visées. Du côté fondamental, cette étude nous a donné un outil puissant de suivre l’évolution de densité électronique du VO2 lors de transition de phase en fonction de la température. Cette approche, en plus de jeter plus de lumière sur le mécanisme de base de la coloration en VO2, nous servira abondamment à discerner la contribution électronique dans les structures tandem. Nous avons examiné aussi en profondeur la variation des propriétés optoélectroniques des couches minces d’ITO fonctionnalisées ‘FITO’. Cette étude se concentre sur la variation des comportements électriques et optiques de ces derniers en fonction de leur taille. Ce comportement électrique en fonction de l’épaisseur de la couche a été étudié pour la première fois à la lumière des théories de l’effet de la taille. Tous les paramètres liés à leur comportement conducteur transparent ont été obtenus et comparés à ceux d’une couche mince d’ITO commercial. En réalisant cette étude, nous avons remarqué que le comportement optique de ces deux couches minces (VO2 et ITO) n'est pas compatible. Nous avons donc entrepris du travail de fonctionnaliser l’ITO en vue de construire éventuellement des dispositifs à double couche de VO2 et de FITO. Les résultats obtenus dans cette thèse de doctorat sur nos couches minces de VO2 et sur notre nouveau type d’ITO fonctionnalisé, nommé ‘FITO’, portent le potentiel de nous conduire à une nouvelle génération de dispositifs thermochromes, offrant une forte possibilité d’application, notamment dans les domaines des micro/nanosatellites et des fenêtres intelligentes.
Couches minces, Indium, Oxydes de métaux de transition, Minéraux, Transitions de phase, Dispositifs optoélectroniques, Science des matériaux
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