Brevet FR2743091A1 — publié le 19970704

La présente invention concerne une structure d'électrode à mince film de ZnO utilisant une couche très condensée en oxygène constituée d'un mince film d'oxyde polycristallin et un procédé de fabrication de celle-ci, et plus particulièrement, une structure d'électrode à mince film de ZnO utilisant un réseau d'oxygène constitué d'une couche très condensée en oxygène constituée d'un mince film d'oxyde polycristallin formé sous forme d'un film sur un substrat, et un procédé de fabrication de celle-ci. Parce qu'un mince film de ZnO déposé sur un substrat de verre présente une faible cristallinité du fait d'un agencement désordonné des atomes constituant le matériau du substrat, un procédé utilisant un substrat monocristallin de saphir ou un substrat monocristallin de SiC afin de renforcer la cristallinité d'un mince film de ZnO, a été décrit. Cependant, lorsqu'un mince film de ZnO est formé sur un substrat monocristallin, la transparence du mince film de ZnO disparaît du fait de l'opacité du substrat. Ainsi, les films de ZnO fabriqués sur le subs- trat monocristallin ne peuvent pas être utilisés en tant qu'électrode transparente. Donc, du fait de l'opacité du substrat, le mince film de ZnO formé sur le substrat mo- nocristallin, comme décrit ci-dessus, ne peut pas être utilisé en tant qu'électrode transparente de dispositifs tels qu'un affichage à écran plat, par exemple, un affi- chage à cristaux liquides (LCD), ou une cellule solaire. Pour résoudre les problèmes ci-dessus, c'est un but de la présente invention de fournir une structure d'électrode à mince film de ZnO en utilisant une couche très condensée en oxygène constituée d'un mince film d'oxyde polycristallin, et un procédé de fabrication de celle-ci. En conséquence, pour aboutir aux buts ci-dessus, il est fourni une structure d'électrode à mince film de ZnO utilisant une couche très condensée en oxygène constituée d'un mince film d'oxyde polycristallin comportant: un substrat, une couche de mince film d'oxyde ayant une structure cubique ou une structure pseudo cubique, formée en tant que film sur le substrat, et une couche de ZnO formée sur la couche de mince film d'oxyde. On préfère dans la présente invention, que la couche de mince film d'oxyde soit constituée d'un maté- riau choisi parmi le groupe constitué de In203 à struc- ture cubique, ou d'un matériau ayant une structure cubi- que ou une structure pseudo cubique. Pour aboutir au but ci-dessus, il est fourni un procédé de fabrication d'une structure d'électrode à mince film de ZnO utilisant un mince film d'oxyde poly- cristallin, le procédé comportant les étapes consistant à former un mince film d'oxyde ayant une structure cubique ou une structure pseudo cubique sur un substrat, et for- mer un mince film de ZnO ayant une cristallinité amélio- rée formé sur le mince film d'oxyde polycristallin par l'intermédiaire d'une croissance cristalline. On préfère dans la présente invention que la couche de mince film d'oxyde soit constituée de In203. Les buts et avantages indiqués ci-dessus de la présente invention apparaîtront à la lecture de la des- cription détaillée qui va suivre d'un mode préféré de réalisation de celle-ci, faite en référence aux dessins annexés, sur lesquels: - la figure 1 est une vue schématique en coupe représentant une structure d'électrode selon la présente invention, et - les figures 2 et 3 sont des schémas d'un pro- cessus, destinés à expliquer un procédé de fabrication de la structure d'électrode selon la présente invention. En se reportant à la figure 1, la référence nu- mérique 1 indique un substrat, la référence numérique 2 indique une couche de mince film d'oxyde ayant une struc- ture cubique constituée de In203 ou d'une structure pseu- do-cubique qui agit en tant que couche tampon, et la ré- férence numérique 3 indique une couche de mince film de ZnO. L'oxygène de la couche (0002) existant dans le ZnO ayant une structure hexagonale est positionné au ni- veau de la partie supérieure d'un triangle régulier et la distance depuis l'oxygène adjacent est de 0,3250 nm, égale à la constante de réseau (azno = 0,3250) du ZnO et a une structure de dépôt alterné constituée de ABAB. Le In203 ayant la structure cubique de la bixbyite, utilisé en tant que couche tampon, est une structure dans laquelle trois couches sont déposées de manière alternée c'est-à-dire ABCABC. La configuration de l'oxygène dans chaque couche a la même structure de réseau et la dis- tance moyenne entre oxygènes de la couche très condensée en oxygène (111) est de 0,3353 nm. Ainsi, puisqu'un écart entre les oxygènes de la couche (0002) qui est une couche très condensée en oxygène constituée de ZnO et la couche (111) qui est la couche très condensée en oxygène consti- tuée de In203 n'est que d'environ 3 %, le mince film de In203 ayant une orientation préférée peut fournir une couche d'oxygène correcte pour faciliter l'obtention d'un mince film de ZnO ayant une forte orientation préfé- rée . Ceci est dû au fait que la couche très con- densée en oxygène constituée du mince film de ZnO est af- fectée par celle constituée du mince film de In203. Ain- si, en tant que procédé pour renforcer la cristallinité du mince film de ZnO déposé sur le substrat de verre, non seulement le mince film polycristallin de In203 mais aus- si la structure très condensée en oxygène constituée d'un mince film d'oxyde ayant une structure cubique ou pseudo cubique qui a une forte orientation préférée peut être utilisée. Aussi, puisque le mince film polycristallin de In203 est un matériau ayant une transparence supérieure à la lumière, il y a peu de problème en ce qui concerne la transparence à la lumière lorsque le mince film de ZnO est fabriqué sur le mince film polyscristallin de In203. Ainsi, le film de ZnO déposé sur le mince film polyscris- tallin de In203 peut être utilisé en tant qu'électrode transparente tel que dans un dispositif d'affichage à écran plat par exemple un LCD, ou une cellule d'énergie solaire. Le procédé de renforcement de la cristallinité d'un mince film de ZnO selon la présente invention de- vient utile lorsque le mince film de ZnO croît de manière épitaxiale sur un substrat qui est un monocristal, ainsi que sur du verre. En général, la croissance épitaxiale provient d'une minimisation des écarts entre les constan- tes de réseau d'un substrat et d'un film mince déposé. Cependant, un procédé consistant à faire croître un mince film d'oxyde en considérant la distance entre les oxygè- nes et le réseau d'oxygène entre deux couches est utile dans la fabrication d'un mince film de ZnO en tant que couche tampon pour faire croître un mince film de GaN. La présente invention fournit un procédé pour fabriquer un mince film de ZnO ayant une caractéristique de croissance supérieure dans la direction préférée sur un substrat de verre ou un substrat monocris- tallin en utilisant la couche très condensée en oxygène constituée du mince film de In203. Le procédé de fabrication d'une structure d'électrode de la présente invention va maintenant être décrit. Comme représenté sur la figure 2, un mince film 2 de In203 ayant une caractéristique de forte orientation préférée est pulvérisé sur un substrat de verre 1 par un procédé de pulvérisation. Comme représenté sur la figure 3, un mince film de ZnO 3 est formé en utilisant un mélange gazeux consti- tué d'argon et d'oxygène sur le mince film de In203 2. Dans le procédé de fabrication décrit ci-dessus, une couche très condensée en oxygène (111) constituée d'un mince film de In203 2 ayant pour caracté- ristique une forte orientation préférée fournit une couche d'oxygène correcte lorsque la couche (0002) cons- tituée du mince film de ZnO 3 est agencée. Ainsi, puisque la différence de distance entre les oxygènes de la couche (111) constituée de In203 du type bixbyite et de la cou- che (0002) constituée de ZnO du type wurzeite est prati- quement de 3 %, un mince film de ZnO ayant une cristalli- nité supérieure et une caractéristique de croissance dans l'orientation préférée peut être formé sur un substrat de verre. C'est-à-dire qu'un mince film ayant une cris- tallinité supérieure et une caractéristique de croissance dans la forte orientation préférée peut être fa- briqué sans perte des caractéristiques électriques et/ou optiques d'un mince film de ZnO obtenu par croissance du mince film de ZnO sur un mince film polyscristallin de In203 formé sur un substrat de verre. Comme décrit ci-dessus, la structure d'élec- trode de la présente invention peut être appliquée à un affichage plat y compris un LCD, ou une cellule solaire, et des produits de qualité supérieure peuvent être obte- nus du fait de la cristallinité supérieure du ZnO. REVENDICATIONS 1. Structure d'électrode à mince film de ZnO utilisant une couche très condensée en oxygène constituée d'un mince film polycristallin d'oxyde, caractérisée en ce qu'elle comporte: un substrat (1), une couche (2) de mince film d'oxyde ayant une structure cubique ou pseudo cubique, formée sur ledit substrat, et une couche de ZnO (3) formée sur ladite couche de mince film d'oxyde. 2. Structure d'électrode à mince film de ZnO utilisant une couche très condensée en oxygène constituée d'un mince film d'oxyde polycristallin selon la revendi- cation 1, caractérisée en ce que ladite couche de mince film d'oxyde est constituée de In203. 3. Procédé de fabrication d'une structure d'électrode à mince film de ZnO utilisant une couche très condensée en oxygène constituée d'un mince film d'oxyde polycristallin, ledit procédé étant caractérisé en ce qu'il comporte les étapes consistant à: former un mince film d'oxyde (2) ayant une structure cubique ou une structure pseudo cubique sur un substrat (1), et former un mince film de ZnO (3) sur ledit mince film d'oxyde, par l'intermédiaire d'une croissance cris- talline. 4. Procédé de fabrication d'une structure d'électrode à mince film de ZnO utilisant une couche très condensée en oxygène constituée d'un mince film d'oxyde polycristallin selon la revendication 3, caractérisé en ce que ladite couche de mince film d'oxyde est formée de In203.