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J. C. BERNEDI et al. : Etude de la resistivitk de couches minces de MoSe, 181 phys. stat. sol. (a) 111, 181 (1989) Subject classification: 73.60; S8 Laboratoire de Physique des MatCiaux et Composants de I’Eleclronique, Faculle‘ des Sciences et Techniques, Universite‘ de JVantesl) Etude de la r6sistivit6 de couches minces polycristallines de RtoSez Par J. C. BERN~DE, A. MALLOUKY et J. POUZET Des couches minces de MoSe, di.pos6es par pulv6risation diode continue sont trait& par recuits, en presence de vapeur de s616nium puis sous vide, de fagon B obtenir des conches polycristallines stoechiomBtriques. La composition et la puretB des couches sont contrBl6cs par spcctroscopie d’6lectrons. Leur homogkneitB est Btudike B la microsonde Blectronique. La condnctivitk est mesurBe entre 80 et 700 K. Les rksultats expirimentaux montrent que les couches sont homoghes et que la quantiti! d’oxygl.ne prBsente dans les couches est tr& faible. Les rksultats des mesures Clectriques mettent en Bvidence I‘existence de deux domaines de tempBratures. A haute temperature (2’ > > 250 K) la conductivitk est limitee par les joints de grains. Aux basses temperatures la variation de la condiictivitk avec la temperature vBrifie une loi en T-”* ce qui conespond B une conduction par sauts A distance variable entre &tatslocalishs. MoSe, thin films deposited by dc diode sputtering are annealed under selenium atmospheric pressure to obtain stoichiometric polycrystalline films. The ccmposition, purity, and homogrneity of the films are checked by electron spectroscopy and electron microprobe analysis. The trniper- ature dependence of the electrical conductivity is measured between 80 and 700 K. The exper- imental results show that the films ale homogeneous and that the oxygen content in the layers is very low. The electrical data reveal the existence of two temperature regions. At high temperature (T > 250 K) the conductivity is limited by grain boundary scattering. At low temperatures the conductivity varies with temperature according to a T-l14 law corresponding to hopping conduc- tion via localized states. 1. Introduction Le disBl6niure de molybdkne (MoSe,) est un membre de la famille des dichalcogBnures des mhtaux de transition du groupe VIA (MoSe,, WS,, WSe, etc.). I1 cristallise dans une structure molybdenite hexagonale de type lamellaire. I1 a BtB largement Btudih i 1’6tat de monocristaux [l]. Cependant le compose &lose, ne cesse de susciter un inter& croissant en raison de ces possibiliths d’applications dans le domaine des cellules solaires photoelectrochimiques [2 B 41. Pour des raisons Bconomiques il serait interessant d’obtenir du MoSe, en couches minces. A ce jour seuls Bichsel et Levy [5] ont realis&,par pulvkrisation, des couches de ce mat6riau. 11s ont montr6 qu’il Btait possible d’obtenir des couches de stoechiometrie correcte en deposalit par pulvBrisatiori radio fr6quence de type magn6tron. Mais les cristallites sont petits et leur grand axe c est parallele au substrat. Si la r6sistivitB de leur couche depend peu de leur composition elk Bvolue en fonction des traitements thermiques realis& aprks Ie dBp8t. Une technique de dBp6t de couches minces de Nose, stoechiometrique, mise au point au laboratoire. a BtB developpee antBrieurement [6, 71. Ici, aprk contrble de la 1) 2, rue de la Houssinikre, F-44072 ?;antes Ckdex, France.

Etude de la résistivité de couches minces polycristallines de MoSe2

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J. C. BERNEDI et al. : Etude de la resistivitk de couches minces de MoSe, 181

phys. stat. sol. (a) 111, 181 (1989)

Subject classification: 73.60; S8

Laboratoire de Physique des MatCiaux et Composants de I’Eleclronique, Faculle‘ des Sciences et Techniques, Universite‘ de JVantesl)

Etude de la r6sistivit6 de couches minces polycristallines de RtoSez

Par

J. C. BERN~DE, A. MALLOUKY et J. POUZET

Des couches minces de MoSe, di.pos6es par pulv6risation diode continue sont trait& par recuits, en presence de vapeur de s616nium puis sous vide, de fagon B obtenir des conches polycristallines stoechiomBtriques. La composition et la puretB des couches sont contrBl6cs par spcctroscopie d’6lectrons. Leur homogkneitB est Btudike B la microsonde Blectronique. La condnctivitk est mesurBe entre 80 e t 700 K. Les rksultats expirimentaux montrent que les couches sont homoghes et que la quantiti! d’oxygl.ne prBsente dans les couches est t r & faible. Les rksultats des mesures Clectriques mettent en Bvidence I‘existence de deux domaines de tempBratures. A haute temperature (2’ > > 250 K) la conductivitk est limitee par les joints de grains. Aux basses temperatures la variation de la condiictivitk avec la temperature vBrifie une loi en T-”* ce qui conespond B une conduction par sauts A distance variable entre &tats localishs.

MoSe, thin films deposited by dc diode sputtering are annealed under selenium atmospheric pressure t o obtain stoichiometric polycrystalline films. The ccmposition, purity, and homogrneity of the films are checked by electron spectroscopy and electron microprobe analysis. The trniper- ature dependence of the electrical conductivity is measured between 80 and 700 K. The exper- imental results show that the films ale homogeneous and that the oxygen content in the layers is very low. The electrical data reveal the existence of two temperature regions. At high temperature (T > 250 K) the conductivity is limited by grain boundary scattering. At low temperatures the conductivity varies with temperature according t o a T-l14 law corresponding to hopping conduc- tion via localized states.

1. Introduction

Le disBl6niure de molybdkne (MoSe,) est un membre de la famille des dichalcogBnures des mhtaux de transition du groupe VIA (MoSe,, WS,, WSe, etc.). I1 cristallise dans une structure molybdenite hexagonale de type lamellaire. I1 a B t B largement Btudih i 1’6tat de monocristaux [l]. Cependant le compose &lose, ne cesse de susciter un inter& croissant en raison de ces possibiliths d’applications dans le domaine des cellules solaires photoelectrochimiques [2 B 41. Pour des raisons Bconomiques il serait interessant d’obtenir du MoSe, en couches minces. A ce jour seuls Bichsel e t Levy [5] ont realis&, par pulvkrisation, des couches de ce mat6riau. 11s ont montr6 qu’il Btait possible d’obtenir des couches de stoechiometrie correcte en deposalit par pulvBrisatiori radio fr6quence de type magn6tron. Mais les cristallites sont petits et leur grand axe c est parallele au substrat. Si la r6sistivitB de leur couche depend peu de leur composition elk Bvolue en fonction des traitements thermiques realis& aprks Ie dBp8t.

Une technique de dBp6t de couches minces de Nose, stoechiometrique, mise au point au laboratoire. a B t B developpee antBrieurement [6, 71. Ici, a p r k contrble de la

1) 2 , rue de la Houssinikre, F-44072 ?;antes Ckdex, France.

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puret6 de la couche rdaliske, par recherche des traces d’oxygkne, et de leur homo- geneit6 par Btude de la repartition des constituants, une Btude de la conductivitk a 6th rBalis6e. Les resultats sont interprBt6s en termes de conductivite par sauts et d’effets de joints de grains suivant le domaine de temperature.

2. Techniques experimentales Les couches minces sont d6posBes par pulv6risation diode continue, puis enrichies en sBlBnium par recuit sous vapeur de s6lBnium. Ensuite on obtient la stoechiomktrie, par recuit sous vide dynamique des couches precedemment enrichies en s6lBnium. La totalit6 du processus d’obtention de ces couches a Bt6 exposBe par ailleurs (7) , aussi n’y reviendrons nous que tr6s succinctement. Les substrats utilises lors du dBp6t des couches - B savoir, mica, silice, verre, molybdhe - sont nettoyks chimiquement avant la mise sous vide, puis chauffes B 400 K pendant 1 h avant le dBp6t. Une pr6pulv~risatioii de plusieurs minutes precede systematiquement le dBp6t lui m6me. Les couches pulvBrisBes &ant ma1 cristalliskes et d6ficitaires en sBlBnium, elles sont rechargees en sBl6nium par recuit 24 11 L 770 K sous vapeur de sBl6nium. Un recuit ulterieur sous vide dynamique L une temperature comprise entre 650 et 700K pendant 10 B 24 h permet, pour les plus hautes temphratures et pour une d u d e suffi- sante de recuit, d’obtenir des couches cristalliskes trits proches de la stoechiomktrie.

La structure cristalline des couches minces a 6 t h contr618e par diffraction de rayons X B l’aide d’un diffractomktre B compteur. La taille des grains des couches a Bt6 estimee statistiquement, B partir des photos obtenues au microscope B balayage, ou suivant la methode dite “A Qlargissement des pies de rayons X B mi hauteur” [ 7 ] . Les images X sont obtenues B partir d’un microscope B balayage Bquipk d’une microsonde Blectronique. L’Btude de composition des couches a B t B menee par micro- sonde Blectronique et spectroscopie d’hlectrons (XPS) [ 7 ] . Les analyses XI’S ont 6 th r6alisBes B l’aide d’un spectromktre Leybold-LHS 10 (CniversitB de Nantes, C.X.R.S.). L’Btude par spectroscopie d’6lectrons (XPS) a B t B effectuee B l’aide d’une source de rayons X operant dans les conditions suivantes : anticathode magnesium (1253.6 eV), 10 kV B 10 mA. La rBsolution en Bnergie est meilleure que 1 eV. De m6me la puretB des couches a B t B contrBlt5e par analyse XPS. L’Bpaisseur des couches est mesuree par palpeur mkcanique. Pour les mesures Blectriques les contacts ont B t B Bvapores thermiquement sur les couches de MoSe,. Plusieurs mBtaux ont B t B test& (In, Au, Mn, Al). C’est l’or qui a donne les resultats les plus satisfaisants, quant B l’ohmicit6 des contacts [S]. La conductivite des couches a B t B mesurBe, B l’aide d’un Blectro- mktre. entre 80 et 700 K.

3. RBsultats experimentaux 3.1 Conductivite’ e’lectrique

Aprhs qu’une couche ait subi le processus complet d’elaboration, elle se caracterise par une remarquable stabilite des ses proprihtes Blectriques (Fig. 1). Par ailleurs on peut constater que l’allure des courbes est identique, quelles que soient la nature du substrat et la composition de la couche (Fig. 2 B 4). Le comportement identique des couches quelque soit le substrat (verre, mica ou silice) corrobore 1’6tude de la structure qui montrait que les resultats (taille des grains, orientation etc.) ne diffkraient pas pour ce type de substrats [S]. Un Bcart, m6me important, B la stoechiomBtrie ne conduit pas B des changements plus significatifs que ceux rencontres pour deux couches stoechiomBtriques differentes (Tableau 1). Tous ces resultats ont Bti? obtenus pour des couches d’hpaisseur comprise entre 0,5 et 7,5 pm, c’est L dire un domaine oh la conductivite, comme la taille des grains, n’est plus sensible B 1’Bpaisseur (Tableau 1).

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Etude de la r6sistivit6 de couches minces polycristallines de MoSe,

Tableau 1 ConductivitB des couches en fonction de leur epaisseur et de leur composition (voir [9] et [ lo ] pour les monocristaux)

183

6chentillon 6paisseur composition nature du 5

(v) (% at) substrat (Q-1 cm-1) ___. -

Se pllo

61 56 56 17 1 3 59 86

0 20 22 23 27

70 30 verre 68,75 21,25 verre 72 28 verre 76 24 verre 70 30 verre 71 29 verw 66 34 verre 67,7 32,3 verre 66,4 33,6 verre 66 34 mica 65,7 34,3 d i c e 66 34 verre

10-3

9 x 10-4 1,14 x

9 x 10-3 8 x 10-5 2,6 x ~ O - ~ 10-2 0,3 x 10-3 10-3 0,7 x 10-3 ~ , 3 x 10-3 3,s x 1 0 - 3

t ‘i,

35

I0

~ 3 5 7 3 1 1 1 3 10:N-l) ---- t

Fig. 1

Fig. 1. Evolution de la conductivit6 6lectrique d’une couche de MoSe, avec la temperature. mesures effectu6es A la date t , , A t , $- 1 ann6e (les couches ont 6th conserv6es B I’air ambiant

h I’abri des poussi8res)

Fig. 2. Evolution de la conductivite 6lectrique avec la temperature pour trois couches stoechio- metriques differentes: 0 66, 67,7, A 66,4% Se

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Fig. 3 Fig. 4

Fig. 3. Evolution de la conductivitt5 Blectriquc avec la tempkrature. Effet de la nature du substrat: A verre, W mica, a silice

Fig. 4. Evolution de la conductivitk Blectrique a,vec la tempkrature. Effet d’un kart h la stoechio- mbtrie: a 66,4, A 67,7, 0 71. n 77,5% Se

Par ailleurs on peut voir que la dependence en temperature de la conductivite ne suit pas une loi d’Arrhenius puisque a In a/ST augmente avec la temperature.

La conductivite est inferieure d’un facteur cent au moins ti celle des monocristaux puisqu’aussi bien, celle-ci, quoique tr&s variable d’un Qchantillon B l’autre, est comprise entre 0,Od e t 4 Sz-l cm-1 [l, 9, 101. Ces resultats typiques des materiaux polycristallins nous ont conduits B nous interroger sur la purete e t l’homogQn6itQ des couches obtenues.

3.2 Contr6le de la puretB et de I’homog6a8it6 des couches

L’analyse ESCA, avant la recharge en selhnium des couches, rnontre que la raie Mo 3d presente une Bnergie de liaison Qgale A celle du MOO, (Fig. 5a ) [71. Aprhs le complet deroulement du traitement thermique, l’knergie de liaison de la raie Mo 3d est bien celle du molybdhe lie au s6lQnium dans la structure MoSe, (Fig. 5e) 171. 11 Btait cependant nCcessaire de pousser plus loin nos investigations quant ti une Qventuelle pollution des couches par l’oxygkne, pur ou sous forme H,O, celle-ci pouvant fortement influencer leurs propriQt6s [ 111. Pour ce faire, nous avons recherche l’oxyghne present dans la couche en fonction de la profondeur, par enregistrement des spectres XPS successifs obtenus apr&s chaque dtkapage ionique. Le ddcapage a 6th realis6 B I’aide d’un canon A ions travaillant dans les conditions suivantes : une pression

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Etude de la rksistivitk de couches minces polycristallines de MoSe, 185

535 531 526 t ( E L -.-

Fig. 5 Fig. 6

Fig. 5. Evolution en Bnergie de la raie Mo 3d du molybdhe en fonction du temps de dhcapage d’une couche mince de NoSe, non rechargee en sklknium. D u d e du dBcapage: (a) 0, (b) 1, ( c ) 11, (d) 21 min, (e) raie Mo 3d aprbs recharge en sklknium et dkcapage de 5 min

Fig. 6. Evolution dc l’intensiti. de la raie 0 Is en fonction du temps de decapage d‘une couche mince de MoSe, traitke thermiquement (a) avant dkcapnge, (b) apres dkcapage de 1 mint (c) apres ditcapnge de 5 min

de 5 x Pa, un courant d’hmission de 10 mA, une tension d’accbl6ration de 5 kV. La totalit6 de la surface des Bchantillons est alors soumise au faisceau d’ions Ar+.

La Fig. 6 montre l’evolution de la raie O 1s en fonction du temps de dBcapage. On peut voir qu‘aprbs 1 min de dhcapage, l’intensit6 de la raie a fortement diminu6, ce qui montre que l’essentiel de l’oxygbne d6tect6 en surface des couches correspond B la pollution sgsthmatique d’une couche mince lors de sa mise B l’air, quelle que soit sa nature.

La trace d’oxpgkne qui persiste aprbs dkcapage, quoique faible e t non quantifiable, reste constante, quelle que soit la d u d e du dBcapage. Elle correspond probablement B de l’oxygbne qui a diffuse le long des joints de grains, lors de la mise B l’air des Bchantillons cristallisks et recharges en s616nium. Le decalage en Bnergie du pic B 532 eV au fur et B mesure du d6capage montre que l’on passe d’un oxygene physi- adsorb6 de pollution en surface de 1’6chantillon B un oxygkne chimiadsorbe pi6gB aux joints de grains.

La Fig. 5 montre 1’6volution de 1’6nergie de liaison du pic Mo 3d avec le temps de decapage dans le cas d’une couche non rechargBe (donc excedentaire en molybdbne). I1 est clair que trks rapidement la raie quitte la position correspondant B MOO, [ 121. I1 n’y a donc oxydation du molybdkne qu’en surface de la couche, c’est b dire lors de la mise B l’atmosphbre ambiante e t non lors du d6p8t par pulvBrisation.

De mkme le contr8le de l’homogBn6itB des couches est fondamental pour l’inter- pr6tation des variations de leur conductivite avec la temphrature. Ce contr8le de la rkpartition du sBl6nium et du molybdkne a B t B effectuB par image X (Fig. 7 ) .

Les images X (Fig. 7 b et c) montrent que les Blements constituants de la couche sont repartis de faqon homogbne (les taches noires dBtectBes correspondent B des trous presents dans la couche. comme le montre la Fig. 7a) . Ceci est confirm6 par l’analyse de composition effectu6e par microsonde, les r6sultats obtenus variant au maximum de +1%, d’un point B l’autre. pour une meme couche.

I1 faut noter que les analyses de composition, effectu6es sur les m6nles Bchantillons, donnent des r6sultats identiques B 1% pr&s, quelle que soit la technique utilisee,

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a

b

C

Fig. 7. Images d'une couche mince de MoSe, ( 8 0 0 ~ ) . a) Image au microscope Clectronique B balayage, b) image X de la r6partition du sC16nium, c) image X de la repartition du molybdkne

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Etude de la rksistivite de couches minces polycristallines de MoSe, 187

XPS ou microsonde Blectronique. La premiere analyse Btant une technique concernant la surface, la seconde le volume (1 pm3), ceci confirme que la recharge stoechiomktrique de la couche n’est pas simplement un effet de surface, mais bien de volume.

4. Discussion

L’Qtude de la, conductivitB Blectrique a B t B rBalishe sur des couches prealablement - caracthrisdes par mesure d’absorption optique, diffraction de rayons X e t analyse ESCA 171. _ -

Toutes ces techniques de caracterisation convergeaient vers la conclusion suivante : les couches obtenues sont des couches polycristallines de MoSe,, de largeur de bande interdite de l’ordre de celle du monocristal (1,15 B 1,26 eV), de composition quasi stoechiomhtrique et de structure hexagonale [7]. Quoique la composition de certaines couches du Tableau 1 soit plus proche de MoSe, que de MoSe, les diagrammes de diffractions X. n’ont permi de mettre en Bvidence que des raies issues du MoSe,. Bien que la rBsolution des techniques d’analyses utilisBes soit insuffisante pour trancher, on peut penser que l’excks de sBlBnium s’accumule aux joints de grains. I1 faut de plus noter que les rdsultats concernant ces couches non stoechiometriques ne sont donnes (Tableau 1) clue pour rendre compte de la faible dBpendance de la conductivite des couches avec la composition, la majorit6 des couches Atant proches de la stoechio- m6trie. La technique de determination de la taille des cristallites, B partir de la largeur des pies de diffraction de rayons X au goniometre B compteur, montre que eeux-ci se developpent prBfBrentiellement suivant l’axe c [7]. Une mesure statistique de la taille des grains parall&les au substrat (Fig. 8) montre que l’on peut estimer leur dimension, d e l’ordre de 500nm suivant l’axe c tandis qu’elle est tres inferieure suivant les plans paralleles B l’axe c (10 k 30 nm [ 7 ] ) .

Ceci fait que I’on est tres loin des grains cubiques supposBs dans les divers modeles de conductivith pour les couches polycristallines 113 B 161. D’oh la nhcessit6 de se limiter B des interpretations plus qualitatives que quantitatives des rksultats.

La faible quantite d’oxygene dBtectBe dans les couches apres Blaboration complete e t I’absence de MOO,, malgrB sa presence en surface lors des phases intermediaires du processus, peut s’expliquer par une expulsion de l’oxygene lors du remit.

Fig. 8. Visualisation d’une couche en fin d’daboration (substrat en silice)

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Ce phenomhe a dejB At6 rencontre par d’autres Bquipes dans le cas de siliciures de metaux refractaires [17 ii 191. Dans le cas present des reactions d’oxydo reduction peuvent expliquer le phenomhe.

En presence de soufre L 200 “C, le MOO, donne du MOO, et B 400 “C du MoS, [ZO]. L’electronegativite (6chelle de Yauling) du soufre &ant tr&s proche de celle du sel6nium 2,5 et 2,4 respectivement, on peut penser qu’ B 500 “C, le MOO, est de m&me fagon reduit par le selBnium pour donner du MoSe,.

Les Fig. 1 L 4 montrent que la conductivite augmente avec la temperature. Cepen- dant l’accroissement est moindre dans le domaine 77 B 250 K.

De nombreux auteurs [21 B 241 ont montre qu’aux alentours de 200 K il se produit un changement de type de conductivite pour les couches polycristallines.

A basse temperature la variation de la conductivite avec la temperature suit une loi en T-If4, correspondant B une conduction par sauts B distance variable thermique- ment actives, suivant la loi de Mott [25 , 21, 22, 241. Aux temperature superieures, c’est la resistivite des joints de grains qui est predominante [21 B 241. Ici la Fig. 9 montre qu’aux temperatures Bgales ou inferieures B 200 K la loi [25]

0 : 0, exp { - [ lGa3 ] l i 4 } k T N ( E )

est respecthe, avec 0, - A/T1‘2, OL = lo7 cm-1, k constante de Boltzmann (8,625 x x 10-5 eV) e t N ( E ) densite d’6tats localis&.

L’existence d’Btats locali&s, mise en evidence par le processus de conduction par sauts decrit ci-dessus, est diie aux imperfections associees B la nature polycristalline des couches.

En prenant 0: = 10‘ cm-l ce qui est la valeur admise communement [25, 221, les valeurs calculBes pour N ( E ) , B partir de la pente de la courbe oT1/z = f(T-1‘4), sont donnees dans le Tableau 2 , de m6me pour 0,.

Les valeurs obtenues pour N ( E ) sont relativement faibles, quoique situees dans la fourchette prevue pour ce type de conductivite, lo1* B 1021 ern-, eV-l [25 ] , comparees L celles reneontrees dans des couches minces polycristallines de CuInTe, (83 x 1020 B 6 x lo2, om-, eV-l) [22]. Ceci montre la bonne qualit6 des couches de MoSe,.

Tableau 2 PropriBt6s de transport electrique des conches minces polycristallines de MoSe, (recuit sous vide A 650 K pendant 24 h)

6chan- tillon

temp& temperature u A 6ptzisseur u,, W E ) q’$’B rature du et dur6e du temperature de la (52-l cm-l) (crnW3 el7-]) (eV) substrat recuit lors de ambiante couche depot la charge en (Q-l em-]) (pm) (K) Se

~~

(K) (11)

CM13 580 780 24 2,5 88,6 1,35 X l O l 9 0,29 CM14 560 780 24 2,53 x 10-3 5,5 2,83 x lo6 3,36 x 1Ol8 0,15 CM 17 540 780 24 7,24 x 2 36,5 X lo3 1,06 X loTg 0,17 CM55 400 730 24 1,14 x 1, l 28,s X lo3 7,16 X l0ls 0,15 CM56 425 730 24 9 x lo-* 0,9 93,5 X lo3 5,21 X l O l 8 0,25 CM69 425 770 24 1,78 X - 194 X lo3 5,18 X l0ls 0,18

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Etude de la rbsistiviti. de couches minces polycristallines de MoSe, 189

Fig. 9 Fig. 10

Fig. 9. Variation de ,T1I2 en fonction de l’-ll4. Bchsntillon CM 56, o CM 17

Fig. 10. Variation de oT1I2 en fonction de 103/T: CM 56, o CM 17; G T - ~ en fonction de 103/T: m CM 56,o CM 17

Au delB de 250 b 300 K, la loi de la conduction par sauts n’est plus respectee. Les couches Atant polycristallines, nous avons vu que leur conductivite est peu sensible B leur composition. Mais, A temperature ambiante, elle est inferieure de deux B cinq ordres de grandeur B celle attendue pour les monocristaux (Tableau 1). Tout ceci est typique d’une conductivite dominee par les joints de grains. Les theories classiques, concernant les effets de pikgeages aux joints de grains, supposent la creation d’une region depeuplee de porteurs, diie b la capture des porteurs mobiles par les pikges abondants aux joints de grains. I1 en d6coule la formation de barrikres de potentiel sur les bords des grains. I1 existe alms une concentration critique en accepteurs N+ (pour un semiconducteur de type p) au-dessous de laquelle les grains sont complkte- ment depeuples [15]. Lu et al. [15] ont montre que la conductivite des joints de grains suit les lois suivantes :

quand les grains sont complktement d6pcupl6s et

quand les grains ne sont pas complktement depeuplks avec E, bande interdite des cristallites, eT Bnergie des &tats pikges aux joints de grains par rapport b E,o. niveau de Fermi intrinskque au centre du grain, k constante de Boltzmann e t qB hauteur de la barrikre de potentiel au joint de grain.

La Fig. 10 montre que la loi correspondant aux grains non d6peuplBs donne une bonne corrBlation avec les resultats expkrimentaux dans le domaine des hautes

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temphratures. On peut done dBduire la hauteur de la barriere de potentiel au joint de grain B partir de la pente de la courbe de la Pig. 10 (0 , o), les valeurs obtenues sont reportees dans le Tableau 2 .

On n’observe pas de corrdation notable entre hauteur de barrikre de potentiel, temperature du substrat et temphrature de recuit.

D’autre part, on peut remarquer que les hauteurs de barrikre obtenues sont proches de celles rencontrees dans le cas de couches minces polycristallines de sBlenium [26].

5. Conclusion

Les resultats des mesures de conductivite Blectrique, 1’6tude de I’homogBnBit6 de la r6partition du molpbdene et du s6lBniuni,’ ainsi que la recherche d’oxygBne, montrent que les couches obtenues sont de bonne qualite. La densite d’etats localisBs est relative- ment faible. Cependant elle permet l’apparition, B basse tempBrature, d’une conduction par sauts B distance variable activke thermiquement. Au delB de 250 K la conductivitB est determinee par les effets de joints de grains. La disparition de I’oxyghe present initialement sur les couches, lors des recuits, est dQe B la reduction du MOO, present en surface par les vapeurs de sB16nium. La croissance en colonne perpendiculaire au plan du substrat des grains entraine, probablement, une forte anisotropie de la con- ductivit6. Ici, du fait des recuits nkcessaires B la technique d’obtention des couches mise en oeuvre, il Btait impossible de mesurer la conductivit6 transversale. Faute d’dlectrode inferieure disponible, seule la conductivite dans le plan, qui est dBter- minee par les barrihres intercristallines presentes aux joints de grains, a 6 th BtudiBe. Une nouvelle technique de dBp6t est actuellement B 1’6tude au laboratoire afin de rksoudre ce problBme.

Remerciement

Nous remercions M. Bohn (COB) pour sa realisation de 1’6tude B la microsonde Blec- tronique.

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(Received April 15, 1988; in revised fornz September 6 , 1988)