Etude par modélisation de l’effet de la couche d’isolant sur les propriétés électriques dans les nanostructures à base de ZnO

Abstract

Ce travail portait sur l'élaboration et la caractérisation électrique des structures MS et MIS à base de TiO2 à température ambiante. L'effet de matériau TiO2 à haute permittivité " high-k " comme isolant dans chacune des structures Au/n ? ZnO et Au/TiO2/n ? ZnO a été mis en évidence par la simulation utilisant le logiciel Atlas Silvaco. La structure MIS (Au/TiO2/n ? ZnO) avec l'épaisseur de l'oxyde TiO2 de 100 nm réduit bien le courant inverse sans changer l'allure de la courbe. L'utilisation du TiO2 avec le GaAs type n comme substrat révèle un comportement plutôt ohmique (non redresseur). Cette augmentation du courant inverse est anormale ou plutôt inattendue. Ce changement de comportement est nouveau et contraire à la littérature, car habituellement la couche de l'isolant réduit le courant. Le phénomène d'augmentation du courant inverse est attribué selon les résultats de notre simulation aux phénomènes de transport des électrons par les deux effets tunnels direct et local, qui sont les seuls modèles de transport dominants dans les structures traitées. En effet, d'un côté, l'effet tunnels direct et local, qui sont les seuls modèles de transport dominants dans les structures traitées. En effet, d'un côté, l'effet tunnel direct est dû à la forte concentration des porteurs de charge qui est de l'ordre de 1019 cm?3 révélée dans nos structures. D'un autre côté, l'effet tunnel local qui est causé par différents défauts, à savoir les défauts d'interface (TiO2/n?GaAs), les pièges d'électrons, les défauts intrinsèques du dioxyde de Titane TiO2 une fois déposé sur une surface d'Arséniure de Gallium GaAs qui présente elle-même des défauts intrinsèques et les lacunes d'Oxygène à l'origine de la conduction par saut des électrons (Hopping conduction). Les valeurs du facteur d'idéalité (_) des structures Au/n ? ZnO et Au/TiO2/n ? ZnO étudiées sont très proches de l'unité qui est la caractéristique de la diode idéale (ou _ = 1). La hauteur de la barrière, dans les structures MS (Au/n ? ZnO) est réduite par rapport à celle de la structure MIS, ce qui explique l'augmentation du courant dans les structures MS par rapport aux structures MIS (Au/TiO2/n ? ZnO). Ce résultat est en contradiction avec les résultats trouvés dans la structure (Au/TiO2/n ? GaAs) en raison de l'existence des différents types de défauts. C'est l'inconvénient majeur du TiO2 en contact avec un matériau de haute mobilité comme le GaAs. En terme de perspectives, il serait très prometteur de procéder à des études de ce types de structures (MIS) ayant pour principal objectif : - d'étudier l'effet de la température sur une structure MIS . -d'étudier l'effet de la lumière sur une structure MIS.