Élaboration à basse température de couches minces D'ln₂O₃ par évaporation thermique réactive et par évaporation réactive assistée par plasma

Laboratoire de physique des matériaux pour l'électronique, faculté des sciences et des techniques, Université de Nantes, 2, rue de la Houssinière, 44072 Nantes Cedex, France.

Résumé

Des couches minces d'oxyde d'indium ont été obtenues par évaporation thermique réactive et par évaporation réactive assistée par plasma. La source d'évaporation est de l'indium métallique.

L'atmosphère pendant le dépôt est composée d'un mélange oxygène-argon ou d'oxygène pur suivant qu’il s'agit de l'évaporation réactive assistée par plasma ou de l'évaporation réactive. Les paramètres variables, outre la technique de dépôt, sont la température du substrat et la pression d'oxygène. Les couches ont été caractérisées par diffraction de rayons X, microscopie électronique à balayage, spectroscopie de photoélectrons, absorption optique, et mesure de conductivité. La comparaison des résultats obtenus montre que les couches évaporées sur des substrats chauffés à 423 K sont polycristallins et se situent dans la fourchette habituelle des résultats de transmission optique et de conductivité des couches minces de In₂O₃, les meilleurs résultats étant obtenus pour une pression d'oxygène de 6,65 10^-2 Pa.

Dans le cas des couches déposées à 348 K les dépôts obtenus par évaporation réactive assistée par plasma donnent des résultats supérieurs à ceux obtenus par évaporation réactive simple, cependant les couches sont amorphes d'où des performances moindres en matières de conductivité électrique : alors que leurs performances optiques sont satisfaisantes, leurs propriétés électriques sont à améliorer.

Abstract

In₂O₃ thin films have been obtained by reactive thermal evaporation and by reactive ion plating. The evaporation source was metallic indium. During the deposition the residual atmosphere was pure oxygen for evaporation and a mixture of argon and oxygen for ion plating. The variable parameters were the substrate temperature and the oxygen pressure. The layers have been characterized by X ray diffraction, scanning electron microscopy, photoelectron spectroscopy (XPS), optical absorption and electrical conductivity measurements.

A comparison between the obtained results shows that thin films evaporated on substrates heated at Ts = 423 K are crystallized. Their electrical and optical properties are similar to those of classical In₂O₃ thin films, the best results being obtained under 6.65 10^-2 Pa oxygen pressure. When the substrate is heated only at T_S = 348 K the layers obtained by reactive ion plating are better than those obtained by reactive evaporation. However the films are amorphous and their conductivities are poor.