"Plasmonic Cu nanoparticles inclusion in ZnO and Cu2O matrices for enhanced photoconversion of all-oxide optoelectronics"

Dans ce travail, nous présentons dans une première partie les résultats de la croissance in situ de nanoparticules (NPs) plasmoniques de cuivre (Cu) dans une matrice de p-Cu₂O en utilisant la pulvérisation cathodique magnétron réactive d'une cible de Cu et en ajustant le débit d'oxygène. Il a été possible d'observer, dans des conditions pauvres en oxygène, la formation de films composites CuNPs-Cu₂O présentant la signature du phénomène de résonance plasmon de surface localisée (LSPR). Les dispositifs basés sur les nanocomposites étudiés interfacés avec de l’oxyde de zinc (ZnO) ont été caractérisés par des mesures J-V et des mesures spectrales de photocourant, montrant une augmentation de la densité de photocourant sous illumination optique comme conséquence de l'incorporation des particules plasmoniques et de l'injection conséquente de porteurs chauds. La deuxième partie du manuscrit présente les résultats du recuit thermique rapide (RTA) des films composites CuNPs-Cu₂O dans des conditions pauvres en oxygène et l'évolution de leurs propriétés lorsque la température augmente. Après un recuit à une température de recuit supérieure à 150 ºC, il a été possible de constater une ségrégation du cuivre vers la surface, une augmentation de l'orientation cristalline préférentielle du Cu₂O et une amélioration du signal LSPR. La réponse électrique des dispositifs constitués des composites interfacés avec ZnO puis recuits à 200 ºC a montré une augmentation supplémentaire du photocourant en raison de la LSPR des nanoparticules de Cu à la surface des dispositifs. Enfin, la synthèse de nanoparticules de Cu par une source d'agrégation de gaz (GAS) et la fabrication ultérieure de structures multicouches ZnO-CuNPs avec une réponse plasmonique ont été étudiées. Le composite obtenu a révélé une réponse LSPR et la présence de particules de Cu agissant comme points de nucléation pour des grains coniques de ZnO hautement orientés.