Contrôle des défauts et caractérisation électromécanique à l’échelle nanométrique des nanofils de ZnO

Résumé :
Les nanofils de ZnO (ZnO NWs), en tant que semi-conducteurs piézoélectriques unidimensionnels présentant de fortes limites élastiques et un rapport surface/volume élevé, permettent un couplage robuste entre les champs électriques et mécaniques, notamment pour des dispositifs de récupération d’énergie mécanique. Les ZnO NWs ont été synthétisés par dépôt hydrothermal en bain chimique sur des couches d’amorce texturées obtenues par spin-coating, puis leurs caractéristiques morphologiques et structurales ont été étudiées par microscopie électronique à balayage (MEB) et diffraction des rayons X (DRX).
Des traitements post-croissance, tels que le recuit sous vide, le recuit sous oxygène et le plasma oxygène, ont été réalisés afin d’ajuster la chimie des défauts et d’améliorer les performances électromécaniques. La photoluminescence (PL) et la spectroscopie de photoélectrons émis par rayons X (XPS) ont été utilisées pour analyser les défauts, tandis que des techniques AFM corrélées, telles que la microscopie en mode piézoréponse (PFM), la microscopie de sonde Kelvin (KPFM) et la microscopie d’impédance micro-onde (SMIM), ont permis d’examiner le comportement électrique, mécanique et piézoélectrique à l’échelle nanométrique.
Enfin, les ZnO NWs ont été intégrés sur différentes structures de test afin d’extraire des informations complémentaires via leur caractérisation mécanique, électrique ou électromécanique, incluant l’utilisation d’instruments avancés tels que des installations synchrotron.