O. MADKHALI : Structural, optical and electrical properties of copper and silver-copper iodide thin films

Résumé :
Dans cette thèse, nous avons étudié la formation de couches minces d'iodure de cuivre (CuI) et d'iodure de cuivre argent (Ag,CuI) à partir d'une procédure en deux étapes : dépôt d'un film métallique par pulvérisation magnétron et ioduration dans de la vapeur d'iode. De nombreuses techniques ont été utilisées pour déterminer les propriétés des films telles que : diffraction des rayons X, microscopie électronique à transmission, effet Hall, spectroscopie UV-visible... Pour les films CuI, nous avons obtenu des films semi- conducteurs transparents de type p cristallisant dans une structure type γ-CuI avec une large bande interdite (≈ 3,05 eV). Les films d'iodure de cuivre croissent avec une forte orientation préférentielle le long de la direction [111]. La microscopie électronique à transmission (MET) et la diffraction électronique à zone sélectionnée (SAED) ont révélé des mâcles dans les cristaux CuI, révélant leur géométrie et leur orientation. Les films sont hautement conducteurs, optiquement transparents et présentent une valeur élevée de facteur de mérite.
Les propriétés des couches minces (Ag,CuI) ont été étudiées selon les mêmes méthodes en fonction de la teneur en argent. Ces films peuvent être de type p ou de type n, en fonction de la concentration en Ag. Néanmoins, aucun changement structural n'a été mis en évidence par XRD. La morphologie de la surface du film dépend également fortement de la teneur en argent. Le gap optique peut être contrôlé par l'ajout progressif d'argent. Il en est de même pour l'énergie d'activation des phénomènes de conduction électrique. La photoluminescence a montré l’évolution entre les films pauvres en argent et les riches. Une corrélation entre les résultats optiques et électriques a été établie et a mis en évidence l'origine du comportement électrique. Il est proposé que la présence d'Ag dans les films minces (Ag,CuI) favorise la formation des lacunes d’iode, qui agissent comme un défaut de type donneur, et qui éventuellement, conduisent à la changement de la nature des porteurs.

Mots-clés :
Iodure de cuivre, Iodure de cuivre argenté, Semiconducteur, Pulvérisation, Applications optoélectroniques.

Composition du jury :
> Rapporteurs :
- Antoine BARNABÉ, Professeur, CIRIMAT, Toulouse
- Sandrine PERRUCHAS, Chargée de Recherche HDR, IMN, Nantes
> Examinateurs :
- Sidi OULD SAAD HAMADY, Professeur, LMOPS, Metz
- Aline ROUGIER, Directrice de Recherche, ICMCB, Bordeaux
> Direction de thèse :
- Jean-François PIERSON, Directeur de thèse, Professeur, IJL, Nancy
- Maud JULLIEN, Co-directrice de thèse, Ingénieure de Recherche, IJL, Nancy