Élaboration et étude des propriétés électriques des couches minces et des nanofils de ZnO

Abstract Zinc oxide (ZnO) is direct wide band gap semiconductor (3.37 eV) with many interesting properties (piezoelectric, optical, catalytic, chemical …). A wide range of applications makes it one of the most studied materials in the past decade, particularly when elaborated as nanostructures. In this work, we focus on electrochemical synthesis of ZnO thin films, micro- and nano-pillars as well as nanowires. Two methods were used: the first, called “Template”, consists of growing ZnO into organized arrays of micro- and nanopores made by lithographic methods ; the second consists of the free growth of nanowires array. The morphological and optical characterizations of the obtained ZnO were carried out using scanning and transmission electron microscopy (SEM and TEM), X-ray diffraction (XRD), Raman and UV spectroscopy, and photoluminescence (PL). Electrical properties of the electrodeposited ZnO (thin films and nanowire networks) were studied using I-V measurements at room temperature in metal/semiconductor/metal configuration, by the use of an array of metallic micro-electrodes deposited on the surface of ZnO. This allows determining qualitatively the electrical conductivity of ZnO and the different parameters of the Schottky junction between ZnO and the substrate (Au). This study is necessary for future applications based on ZnO nanowires array such as the solar cell and the piezoelectric nanogeneratorL'oxyde de zinc (ZnO) est un semi-conducteur à large gap direct (3,37 eV) qui possède de nombreuses propriétés intéressantes (piézoélectrique, optique, catalytique, chimique…). Un large champs d'applications fait de lui l'un des matériaux les plus étudiés de la dernière décennie, notamment sous forme nanostructurée. Dans ce travail, nous nous intéressons à la synthèse par électrochimie des couches minces, des micro- & nano-plots, et des nanofils de ZnO. Deux méthodes ont été utilisées : la première dite Template consiste à la fabrication des micro- et nanopores en réseau ordonné à l'aide de la technique lithographique dans lesquels a lieu la croissance du ZnO ; la seconde consiste à la croissance libre de réseau de nanofils. Les caractérisations structurales, morphologiques et optiques du ZnO ainsi élaboré ont été réalisées par diffractométrie des rayons-X (DRX), microscopie électronique à balayage (MEB), microscopie électronique en transmission (MET), spectroscopie Raman, spectroscopie UV et photoluminescence (PL). Les propriétés électriques des couches minces et des réseaux de nanofils (sous l'effet collectif) de ZnO ont été étudiées par des mesures «courant tension» (I-V) à température ambiante dans la configuration métal/semi-conducteur/métal à l'aide d'un réseau de micro-électrodes métalliques déposé en surface du ZnO. Cette étude nous a permis de déterminer qualitativement la conductivité électrique du ZnO et les différents paramètres de la jonction Schottky entre le ZnO et le substrat doré. Celle-ci est fondamentale et indispensable pour la réalisation d'un dispositif de récupération d'énergie tel que le nanogénérateur de courant piézoélectrique à base de nanofils de Zn

Élaboration et étude des propriétés électriques des couches minces et des nanofils de ZnO

Abstract Zinc oxide (ZnO) is direct wide band gap semiconductor (3.37 eV) with many interesting properties (piezoelectric, optical, catalytic, chemical …). A wide range of applications makes it one of the most studied materials in the past decade, particularly when elaborated as nanostructures. In this work, we focus on electrochemical synthesis of ZnO thin films, micro- and nano-pillars as well as nanowires. Two methods were used: the first, called “Template”, consists of growing ZnO into organized arrays of micro- and nanopores made by lithographic methods ; the second consists of the free growth of nanowires array. The morphological and optical characterizations of the obtained ZnO were carried out using scanning and transmission electron microscopy (SEM and TEM), X-ray diffraction (XRD), Raman and UV spectroscopy, and photoluminescence (PL). Electrical properties of the electrodeposited ZnO (thin films and nanowire networks) were studied using I-V measurements at room temperature in metal/semiconductor/metal configuration, by the use of an array of metallic micro-electrodes deposited on the surface of ZnO. This allows determining qualitatively the electrical conductivity of ZnO and the different parameters of the Schottky junction between ZnO and the substrate (Au). This study is necessary for future applications based on ZnO nanowires array such as the solar cell and the piezoelectric nanogeneratorL'oxyde de zinc (ZnO) est un semi-conducteur à large gap direct (3,37 eV) qui possède de nombreuses propriétés intéressantes (piézoélectrique, optique, catalytique, chimique…). Un large champs d'applications fait de lui l'un des matériaux les plus étudiés de la dernière décennie, notamment sous forme nanostructurée. Dans ce travail, nous nous intéressons à la synthèse par électrochimie des couches minces, des micro- & nano-plots, et des nanofils de ZnO. Deux méthodes ont été utilisées : la première dite Template consiste à la fabrication des micro- et nanopores en réseau ordonné à l'aide de la technique lithographique dans lesquels a lieu la croissance du ZnO ; la seconde consiste à la croissance libre de réseau de nanofils. Les caractérisations structurales, morphologiques et optiques du ZnO ainsi élaboré ont été réalisées par diffractométrie des rayons-X (DRX), microscopie électronique à balayage (MEB), microscopie électronique en transmission (MET), spectroscopie Raman, spectroscopie UV et photoluminescence (PL). Les propriétés électriques des couches minces et des réseaux de nanofils (sous l'effet collectif) de ZnO ont été étudiées par des mesures «courant tension» (I-V) à température ambiante dans la configuration métal/semi-conducteur/métal à l'aide d'un réseau de micro-électrodes métalliques déposé en surface du ZnO. Cette étude nous a permis de déterminer qualitativement la conductivité électrique du ZnO et les différents paramètres de la jonction Schottky entre le ZnO et le substrat doré. Celle-ci est fondamentale et indispensable pour la réalisation d'un dispositif de récupération d'énergie tel que le nanogénérateur de courant piézoélectrique à base de nanofils de Zn

Synthesis and study of electrical properties of ZnO thin filmsand nanowires

L'oxyde de zinc (ZnO) est un semi-conducteur à large gap direct (3,37 eV) qui possède de nombreuses propriétés intéressantes (piézoélectrique, optique, catalytique, chimique…). Un large champs d'applications fait de lui l'un des matériaux les plus étudiés de la dernière décennie, notamment sous forme nanostructurée. Dans ce travail, nous nous intéressons à la synthèse par électrochimie des couches minces, des micro- & nano-plots, et des nanofils de ZnO. Deux méthodes ont été utilisées : la première dite Template consiste à la fabrication des micro- et nanopores en réseau ordonné à l'aide de la technique lithographique dans lesquels a lieu la croissance du ZnO ; la seconde consiste à la croissance libre de réseau de nanofils. Les caractérisations structurales, morphologiques et optiques du ZnO ainsi élaboré ont été réalisées par diffractométrie des rayons-X (DRX), microscopie électronique à balayage (MEB), microscopie électronique en transmission (MET), spectroscopie Raman, spectroscopie UV et photoluminescence (PL). Les propriétés électriques des couches minces et des réseaux de nanofils (sous l'effet collectif) de ZnO ont été étudiées par des mesures «courant tension» (I-V) à température ambiante dans la configuration métal/semi-conducteur/métal à l'aide d'un réseau de micro-électrodes métalliques déposé en surface du ZnO. Cette étude nous a permis de déterminer qualitativement la conductivité électrique du ZnO et les différents paramètres de la jonction Schottky entre le ZnO et le substrat doré. Celle-ci est fondamentale et indispensable pour la réalisation d'un dispositif de récupération d'énergie tel que le nanogénérateur de courant piézoélectrique à base de nanofils de ZnOAbstract Zinc oxide (ZnO) is direct wide band gap semiconductor (3.37 eV) with many interesting properties (piezoelectric, optical, catalytic, chemical …). A wide range of applications makes it one of the most studied materials in the past decade, particularly when elaborated as nanostructures. In this work, we focus on electrochemical synthesis of ZnO thin films, micro- and nano-pillars as well as nanowires. Two methods were used: the first, called “Template”, consists of growing ZnO into organized arrays of micro- and nanopores made by lithographic methods ; the second consists of the free growth of nanowires array. The morphological and optical characterizations of the obtained ZnO were carried out using scanning and transmission electron microscopy (SEM and TEM), X-ray diffraction (XRD), Raman and UV spectroscopy, and photoluminescence (PL). Electrical properties of the electrodeposited ZnO (thin films and nanowire networks) were studied using I-V measurements at room temperature in metal/semiconductor/metal configuration, by the use of an array of metallic micro-electrodes deposited on the surface of ZnO. This allows determining qualitatively the electrical conductivity of ZnO and the different parameters of the Schottky junction between ZnO and the substrate (Au). This study is necessary for future applications based on ZnO nanowires array such as the solar cell and the piezoelectric nanogenerato

Élaboration et étude des propriétés électriques des couches minces et des nanofils de ZnO

L'oxyde de zinc (ZnO) est un semi-conducteur à large gap direct (3,37 eV) qui possède de nombreuses propriétés intéressantes (piézoélectrique, optique, catalytique, chimique ). Un large champs d'applications fait de lui l'un des matériaux les plus étudiés de la dernière décennie, notamment sous forme nanostructurée. Dans ce travail, nous nous intéressons à la synthèse par électrochimie des couches minces, des micro- & nano-plots, et des nanofils de ZnO. Deux méthodes ont été utilisées : la première dite Template consiste à la fabrication des micro- et nanopores en réseau ordonné à l'aide de la technique lithographique dans lesquels a lieu la croissance du ZnO ; la seconde consiste à la croissance libre de réseau de nanofils. Les caractérisations structurales, morphologiques et optiques du ZnO ainsi élaboré ont été réalisées par diffractométrie des rayons-X (DRX), microscopie électronique à balayage (MEB), microscopie électronique en transmission (MET), spectroscopie Raman, spectroscopie UV et photoluminescence (PL). Les propriétés électriques des couches minces et des réseaux de nanofils (sous l'effet collectif) de ZnO ont été étudiées par des mesures courant tension (I-V) à température ambiante dans la configuration métal/semi-conducteur/métal à l'aide d'un réseau de micro-électrodes métalliques déposé en surface du ZnO. Cette étude nous a permis de déterminer qualitativement la conductivité électrique du ZnO et les différents paramètres de la jonction Schottky entre le ZnO et le substrat doré. Celle-ci est fondamentale et indispensable pour la réalisation d'un dispositif de récupération d'énergie tel que le nanogénérateur de courant piézoélectrique à base de nanofils de ZnOAbstract Zinc oxide (ZnO) is direct wide band gap semiconductor (3.37 eV) with many interesting properties (piezoelectric, optical, catalytic, chemical ). A wide range of applications makes it one of the most studied materials in the past decade, particularly when elaborated as nanostructures. In this work, we focus on electrochemical synthesis of ZnO thin films, micro- and nano-pillars as well as nanowires. Two methods were used: the first, called Template , consists of growing ZnO into organized arrays of micro- and nanopores made by lithographic methods ; the second consists of the free growth of nanowires array. The morphological and optical characterizations of the obtained ZnO were carried out using scanning and transmission electron microscopy (SEM and TEM), X-ray diffraction (XRD), Raman and UV spectroscopy, and photoluminescence (PL). Electrical properties of the electrodeposited ZnO (thin films and nanowire networks) were studied using I-V measurements at room temperature in metal/semiconductor/metal configuration, by the use of an array of metallic micro-electrodes deposited on the surface of ZnO. This allows determining qualitatively the electrical conductivity of ZnO and the different parameters of the Schottky junction between ZnO and the substrate (Au). This study is necessary for future applications based on ZnO nanowires array such as the solar cell and the piezoelectric nanogeneratorPARIS-EST-Université (770839901) / SudocSudocFranceF

Interplay effects of humidity and UV light sensitivities of Zn0.9Mg0.10 nanogranular thin films

International audienc

Study on the structural and physical properties of ZnO nanowire arrays grown via electrochemical and hydrothermal depositions

International audienceWe report here the systematic study of well controlled ZnO nanowire arrays grown via two different chemical ways: electrodeposition and hydrothermal method, which are frequently used for low cost synthesis of ZnO nanowire arrays. Both methods consist of two elaboration steps: a seed layer ZnO was first deposited on the substrate and then the growth of the ZnO nanowire arrays on the seed layer was performed. SEM observations show a similar morphology, while DRX and Raman spectra revealed a preferred orientation of ZnO nanowires towards the c-axis. High resolution TEM analysis showed excellent monocrystallinity of the nanowire. A p-n junction structure based on above two kinds of nanowire arrays with a p-CuSCN layer was fabricated and their photoluminescence (PL) and conductance were measured in comparison. PL measurements demonstrated a higher defects concentration in ZnO nanowires obtained by hydrothermal method which leads to a very high current in the corresponding p-n junction with the p-CuSCN layer. This property is very important in prospective to future applications such as photovoltaic cell, nanogenerator or gas sensor

Fabrication of ZnO micro- and nano-structures by electrodeposition using nanoporous and lithography defined templates

International audienceWereport in this work the fabrication of ZnO nanowires and nano-pillars by electrodeposition using three types of micro- and nano-structured templates. First, ZnO nanowires were synthesized in a nanoporous polycarbonate template and their morphology and monocrystalline structure were checked by conventional transmission electron microscopy (TEM) and high-resolution transmission electron microscopy (HRTEM) techniques. The optical properties of the monocrystalline ZnO nanowires were also studied by measuring the photo-fluorescence spectra of the sample. Then, the micro-structured template was made by optical lithography and the electrodeposited ZnO micro-rods were analysed by scanning electron microscopy (SEM) imaging and X-ray diffraction (XRD). Finally, UV-nanoimprint templates were used for the fabrication of regular ZnO nano-pillar array. SEM images showed quite homogenous ZnO nano-pillar array on which the collective I–V characteristic has been carried out in order to determine the nature of the Au/ZnO contact. SEM images also revealed an effect of size increase of the ZnO microrods and nano-pillars with respect to that of the PMMA template. XRD patterns showed the hexagonal Wurtzite crystalline structure with cell parameters slightly larger than the literature ones

Schottky junction study for electrodeposited ZnO thin films and nanowires

ZnO thin films and well-aligned nanowire arrays have been synthesized via electrochemical deposition method, a low temperature and low cost synthesis method. For the ZnO nanowires growth, the electrodeposition consists of two steps: the ZnO buffer layer was firstly deposited on the substrate using galvanostatic method at room temperature following by the ZnO nanowires growth under potentiostatic method at 80 °C. This second step has also used for the ZnO thin films growth directly on substrate. The morphological and microstructural properties of the as-deposited ZnO have been characterized using scanning and transmission electron microscopy (SEM and TEM), X-ray diffraction (XRD), as well as photoluminescence spectroscopy (PL). The electrical transport of the ZnO thin films and nanowire arrays have been studied at room temperature both in the symmetrical Al/ZnO/Al electrode configuration guarantying a good Ohmic contact and in the asymmetrical Al/ZnO/Au electrode configuration demonstrating a typical Schottky contact at the interface ZnO/Au. The feature parameters such as the series resistance, the Schottky barrier height, and the ideality factor, have been systematically analyzed. Comparing the diode parameters between thin films and nanowire arrays, we deduced that about 1/3 of the ZnO nanowires come into effective contact with the top Al electrode