Oxyde de zinc
Le matériau ZnO se trouve à l’état naturel sous forme de « Zincite » (Fig. 1 a,b). Il peut également être synthétisé de manière artificielle sous forme massive (figure 1 c ).
(a)
(b)
(c)
Figure 1 : Oxyde de Zinc (ZnO) massif sous forme naturelle (a) et (b) et provenant de synthèse hydrothermal (c). Sa couleur varie suivant les impuretés qu’il contient : sa couleur rouge par exemple, est due à la présence de manganèse au sein du matériau ; pur, il est transparent.
L’oxyde de zinc est un matériau polyvalent occupant une place de choix dans des domaines très différents. Par exemple, sa capacité à absorber les rayons UV fait de lui un composé très présent dans l’industrie pharmaceutique (crèmes solaires)
De plus, grâce aux progrès des techniques d’élaboration des semi-conducteurs il est devenu possible de réaliser des structures de très bonne qualité en couches minces ou sous forme de nanostructures. Quant à ses propriétés physiques, sa large bande interdite directe (3,3 eV à température ambiante) et sa forte liaison excitonique (60 meV), permettent d’envisager des dispositifs aux propriétés d’émissions améliorées à température ambiante. L’oxyde de zinc (et ses alliages), est donc un matériau très prometteur dans le domaine qui nous intéresse ici : l’optoélectronique.
Au niveau structural, il s’agit d’un cristal de forme wurtzite, composé d’un réseau hexagonal et d’un motif de deux atomes (zinc et oxygène) sur chaque nœud du réseau (figure 2).
Figure 2 : Structure cristalline du ZnO avec pour paramètres de maille : a = 3.250 Å et c = 5.207 Å
Enfin, le tableau ci-dessous résume les principales propriétés du ZnO ainsi que du MgO avec lequel on réalisera l’alliage (Zn,Mg)O.
| ZnO | MgO | |
|---|---|---|
| Eg (eV) | 3.3 | 7.8 |
| me (m0) | 0.28 | 0.35 |
| m+ (m0) | 0.78 | 1.60 [001] 2.77 [111] |
| a (Å) | 3.25 | 4.2 |
| c (Å) | 5.207 | - |
| Structure stable du cristal |
Wurtzite | Cubique |
me la masse effective de l’électron dans le matériau et m+ la masse effective des trous dans le matériau.