Synthèse et caractérisation de couches minces de ferrite de bismuth pour leur intégration dans des photodétecteurs

Résumé

L’effet ferroélectrique et photovoltaïque (FEPV) de la ferrite de bismuth (BiFeO3 ou BFO), pourtant très prometteur, n’a que rarement été étudié dans des dispositifs optoélectroniques. Dans cette étude, nous avons souhaité comprendre comment les propriétés d’une couche mince de ferrite de bismuth, et plus particulièrement son effet FEPV, pouvaient impacter les performances d’un dispositif optoélectronique. Pour ce faire, nous avons développé, par voie chimique, une couche mince de ferrite de bismuth polycristalline que nous avons intégrée dans un dispositif photodétecteur actif à base de pérovskite pseudo organométallique. Hautement efficaces, et économiques, les dispositifs développés avec la couche de BFO ont montré une amélioration considérable de la responsivité et de la détectivité, sur tout le spectre du visible, par rapport aux dispositifs sans BFO. Ces caractéristiques sont davantage améliorées par l’introduction dans le dispositif d’une couche de BFO dopé à 10 mol% de chrome. Aussi les temps de réponse sont réduits de près de 20% par l’intégration du BFO pur dans les dispositifs et de près de 50% par l’intégration du BFO dopé au chrome. Nous avons pu mettre en évidence que la couche de ferrite de bismuth joue, dans ce dispositif, le rôle de couche bloquante de porteurs de charge positive (HBL) et de couche de passivation réduisant considérablement les courants de fuite du dispositif. L’introduction de la couche de ferrite de bismuth dans le photodétecteur a aussi permis d’améliorer le photo-courant généré par le dispositif. Ainsi, nous avons pu mettre en évidence que l’insertion de la couche de BFO, dopé au chrome ou non, améliorait nettement les performances du photodétecteur.

Date	4 nov. 2020
langue originale	Français
Établissement diplômant	École de technologie supérieure
Superviseur	Sylvain G. Cloutier (Directeur(-trice))