Étude des propriétés électrooptiques et modèle de bandes de In₂O₃ en couches minces

¹ Laboratoire de Spectronomie Physique Appliquée, Faculté des Sciences Rabat, Maroc ;
² LGEOE, Faculté des Sciences, Rabat, Maroc.

Résumé

Les films d’oxyde d’indium non dopés ont été obtenus par évaporation d’un mélange pulvérulent d’In₂O₃ et d’indium métallique en présence d’oxygène suivie d’un traitement thermique sous vide . Nous avons mené des investigations sur les propriétés structurales optiques et électroniques des couches minces. Ces études ont révélé que dans les conditions optimales de température et de pression les films d’In₂O₃ manifestent une dégénérescence totale associée à une transparence élevée dans le visible avec un gap direct de 3,68 eV et indirect de 2,65 eV. L’exploitation des spectres de transmission T(λ) a permis â l’aide de la méthode de MANIFACIER et du modèle de DRUDE, la détermination des constantes optiques n et k, de la constante diélectrique ε et de la masse effective du matériau.

Les mesures de résistivité et de l’effet Hall ont mis en évidence une conductivité du type n par libération d’électrons de niveaux donneurs due a une non-stoechiométrie avec une résistivité de 8.10^-λ Ω cm et une densité de porteurs de 1.2 10²⁰ cm^-3.

L’ensemble de ces résultats et l’étude du mécanisme de conduction ont conduit à l’élaboration d un modèle de bandes de In₂O₃ en couches minces.

Abstract

Thin films of n-conducting In₂O₃ are prepared by reactive evaporation of mixture of In₂O₃ and metallic indium at an O₂ atmosphere. Investigations of structural optical and electrical properties of these films have been carried out Films evaporated under the optimum conditions exhibited complete degeneracy and high transmission in visible region with direct and indirect band gap of 3.68 eV and 2.65 eV . The optical constants n and k were determined from measurements of transmission T(λ) of light and the simple method of MANIFACIER. The degeneracy of the carriers results in optical behaviour which can be explained by the DRUDE theory based on the free electron model. The optical effective mass of In₂O₃ films has been calculated from measurements of the plasma resonance frequency and the dielectric constant in the near infrared region.

The films have been found to be n type with resistivity of 8.10^-4 Ωcm and carrier density of 1.2 10²⁰ cm^-3 and the conductivity interpreted in terms of ionised impurely scattering

All these investigations have contributed to deal a band model of polycristalline In₂O₃ thin films