Soutenance de Thèse de Sophie Guillemin : Mécanismes de croissance de nanostructures de ZnO par voie chimie liquide et caractérisation avancée

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L'oxyde de zinc est un matériau semi-conducteur grand gap présentant la remarque propriété de croître sous forme de nanofils via des techniques bas coûts telles que la croissance en bain chimique. Ainsi, il est aujourd'hui étudié en tant que brique de base de cellules solaire de troisième génération telles que les cellules à colorant ou les cellules à absorbeur extrêmement mince. Cependant, pour obtenir de bons rendements, il est nécessaire de contrôler la morphologie des tapis de nanofils et, principalement, leur verticalité.
Le dépôt de nanofils de ZnO en bain chimique se fait en deux étapes. Dans un premier temps, une fine couche de ZnO est déposée par processus de trempage (i.e. dip-coating) sur le substrat. L'échantillon est ensuite immergé dans une solution de précurseurs portée à basse température (typiquement 90°C) pendant quelques heures. Dans la première partie de cette présentation, nous nous intéresserons aux mécanismes de nucléation et de croissance des nanofils de ZnO. Forts des conclusions obtenues, nous verrons dans une seconde partie comment optimiser les couches d'amorces afin d'obtenir des tapis de morphologie contrôlée.

Abstract
ZnO nanowires are of strong interest in the realization of solar cells based on type-II band alignment. They can be grown by chemical bath deposition, a technique in which the substrate is seeded with ZnO nanoparticles by dip-coating and then placed in a precursor solution heated at 90°C for a couple of hours. In this presentation, we will discuss the nucleation and growth mechanisms associated with this low cost technique. In particular, we will see how the seed layer morphology can drive the one of the nanowires.