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Effets de la polarité dans les nanofils de ZnO

Publié le 9 mai 2018
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Effets de la polarité dans les nanofils de ZnO

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Le contrôle de la polarité dans les semiconducteurs à large bande interdite de type GaN et ZnO est capital pour leur intégration dans un vaste champ de dispositifs électroniques et optoélectroniques [1]. Suite à la mise en évidence dans l'équipe de Vincent Consonni du contrôle possible de polarité oxygène ou zinc dans les nanofils de ZnO élaborés par dépôt en bain chimique [2], nous avons mené plusieurs études visant à élucider les effets de la polarité sur leurs mécanismes de croissance et sur leurs propriétés.

Nous avons mis en évidence le transfert de polarité d’une couche d’amorce polycristalline de ZnO dans des nanofils de ZnO par diffraction anomale de rayons X en synchrotron, permettant une analyse statistique de cette grandeur sur plus de 10 millions de nano-objets [3].

Nous avons par ailleurs montré que les nanofils de ZnO de polarité zinc croissent bien plus rapidement que ceux de polarité oxygène. Une modélisation théorique du phénomène de croissance nous a permis d’attribuer cette différence à une constante de vitesse de réaction de surface bien plus grande pour les nanofils de ZnO de polarité zinc que pour ceux de polarité oxygène [4].

Ces études en cours, revêtant un intérêt fondamental et applicatif important, s’inscrivent en particulier dans le cadre du projet ANR ROLLER (2018 – 2021) en collaboration avec l’Institut Néel, l’Institut des Nanotechnologies de Lyon et le LGEF.

[1] J. Zuniga-Perez, V. Consonni, L. Lymperakis, X. Kong, A. Trampert, S. Fernandez-Garrido, O. Brandt, H. Renevier, S. Keller, K. Hestroffer, M.R. Wagner, J.S. Reparaz, G. Akyol, S. Rajan, S. Rennesson, T. Palacios, and G. Feuillet, « Polarity in GaN and ZnO: Theory, measurement, growth, devices », Applied Physics Reviews 3, 041303 (2016).
[2] V. Consonni, E. Sarigiannidou, E. Appert, A. Bocheux, S. Guillemin, I.C. Robin, J. Kioseoglou, and F. Robaut, « Selective Area Growth of Well-Ordered ZnO Nanowire Arrays with Controllable Polarity », ACS Nano 8, 4761-4770 (2014).
[3] S. Guillemin, R. Parize, J. Carabetta, V. Cantelli, D. Albertini, B. Gautier, G. Brémond, D.D. Fong, H. Renevier, and V. Consonni, « Quantitative and Simultaneous Analysis of the Polarity of Polycrystalline ZnO Seed Layers and Related Nanowires Grown by Wet Chemical Deposition », Nanotechnology 28, 095704 (2017).
[4] T. Cossuet, E. Appert, J.L. Thomassin, and V. Consonni, « Polarity-Dependent Growth Rates of Selective Area Grown ZnO Nanorods by Chemical Bath Deposition », Langmuir 33, 6269-6279 (2017).

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Rédigé par Maria Carmen Jimenez Arevalo

mise à jour le 11 mai 2018

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