Les nitrures et oxynitrures semiconducteurs

phemadic department La famille des nitrures et oxynitrures semiconducteurs, et plus particulièrement ceux à base de Ta (tantale) font l’objet d’études visant à améliorer le stockage de l’énergie et l’efficacité de conversion par l’activité photocatalytique.

Notamment, le Ta3N5 suscite un grand intérêt comme semiconducteur à faible valeur de bande interdite capable de décomposer les molécules d'eau sous un éclairement solaire. Ce nouveau matériau est élaboré et étudié dans le cadre du projet ANR SNON (oxyde-nitrures pour la photoélectrolyse de l'eau par le soleil), un consortium international composé d'un laboratoire roumain (UAIC) et de trois laboratoires français (LPGP, GeePs, IRAMIS). Plus particulièrement, le laboratoire GeePs est impliqué dans la caractérisation optoélectronique de ces nouveaux matériaux au travers de mesures photo/électriques qui peuvent inclure des caractérisations électriques à l’échelle nanométrique par le biais de la microscopie à force atomique en mode pointe conductrice (CP-AFM, Résiscope).

La figure a) ci-dessous montre des cartographies électriques réalisées par CP-AFM sur différents films minces de Ta3N5. Ces derniers ont été déposés pour la première fois, à notre connaissance, par pulvérisation magnétron DC avec un débit constant d'azote (60%) et différentes concentrations d'oxygène (0.9, 1.1 et 1.3%). Il apparaît ainsi que l'oxygène joue un rôle fondamental dans la conductivité électrique de ces films. En effet, de gauche à droite, on peut remarquer que la résistance locale augmente avec la concentration en oxygène. La figure b) montre de façon plus précise la répartition de la résistance mesurée lors des cartographies par CP-AFM.

Cartographies par CP-AFM de films minces de Ta3N5 a) Cartographies par CP-AFM de films minces de Ta3N5 déposés sous différents flux d’oxygène (0.9, 1.1 et 1.3 %). b) Distribution de la résistance locale extraite des cartographies précédentes. La taille des cartographies est de 10×10 µm2 et la tension appliquée de 1 Volt.

Contact : jose.alvarez[@]geeps.centralesupelec.fr