Defect Modulation Doping for Transparent Conducting Oxide Materials

Stratégie innovante de dopage dans le but d'optimiser des électrodes transparentes à base d'oxyde Le dopage des matériaux semi-conducteurs est une partie fondamentale de la technologie moderne. Les oxydes conducteurs transparents (TCO) constituent une famille de semi-conducteurs, qui sont optiquement transparents et électriquement conducteurs. La conductivité électrique élevée est généralement obtenue grâce à un dopage associant des impuretés de substitution hétérovalentes comme dans In2O3 dopé au Sn (ITO), SnO2 dopé au fluor (FTO) et ZnO dopé à l'Al (AZO). Cependant, ces approches classiques ont dans de nombreux cas atteint leurs limites tant en ce qui concerne la densité de porteurs de charge atteignable, que pour la valeur de la mobilité des porteurs de charge. Le dopage par modulation est un mécanisme qui exploite l'alignement de la bande d'énergie à une interface entre deux matériaux pour induire une densité de porteurs de charges libres dans l’un d’entre eux ; un tel mécanisme a permis de montrer dans certains cas que la limitation liée à la mobilité pouvait ainsi était évitée. Cependant, la limite de densité de porteuse ne peut pas être levée par cette approche, du fait de l'alignement des limites de dopage par défauts intrinsèques. Le but de ce travail était de mettre en œuvre cette nouvelle stratégie de dopage pour les TCO. La stratégie repose sur l’utilisation de large bande interdite pour doper la surface des couches de TCO, ce qui résulte à un piégeage du niveau de Fermi pour la phase dopante et à un positionnement du niveau de Fermi en dehors de la limite de dopage dans les TCO. La méthode est testée en utilisant un TCO comme In2O3 non dopé, In2O3 dopé au Sn et SnO2 phase hôte et Al2O3 et SiO2-x en tant que phase de dopant gap à large bande.