Sulfures

Le sulfure de zinc (obtenu alors à partir de zinc et de soufre élémentaires pour des écrans électroluminescents) est l’un des premiers dépôts effectués en ALD dans les années 70. Cependant, les matériaux sulfures restent peu étudiés et représentent aujourd’hui moins de 10 % des articles ALD publiés chaque année. Ce sont les besoins pour applications en photovoltaïque surtout, mais aussi en stockage d’énergie, en catalyse, et en nanophotonique qui ont poussé les recherches sur ce type de matériaux. En particulier dans le domaine du photovoltaïque, les sulfures d’indium et de zinc sont utilisés en tant que matériau grand gap pour les cellules solaires en couches minces. D’autres matériaux de type sulfures, tels que le CZTS (Cu2ZnSnS4) ou le SnS sont accessibles par ALD et très intéressants comme absorbeurs. Enfin, des boites quantiques de type CdS ou PbS ou In2S3 synthétisés par ALD et utilisés en cellules solaires sont d’autres avancées très récentes du domaine. Des composés sulfures sont utilisés comme matériaux d’électrodes ou électrolytes pour des batteries. Enfin, la découverte des propriétés particulières des matériaux chalcogénures de type 2D va également dans le sens du développement de l’ALD des sulfures.

Tout comme pour l’ALD des oxydes, la chimie de précurseur est critique pour le contrôle de la croissance et des propriétés des films déposés. La toxicité de H2S, (source la plus commune de soufre) demande une attention particulière, et certaines équipes travaillent à sa substitution. De plus, de nombreux mécanismes d’échanges cationiques et des processus de diffusion rapides, spécifiques aux sulfures, ont lieu. Ces matériaux ont également un potentiel pour la fabrication de matériaux ternaires comme les oxysulfures (Zn(O,S), In2(O,S)3, (Zn,In)xSy, (Cu,Ga)xSy.ou CuInS2. Ces composés multinaires peuvent être obtenus par modification de la séquence ALD. Ainsi, la compréhension du procédé et des mécanismes de croissance de sulfure est primordial et un domaine de recherche actif.

Image MEB de couches minces d'In2S3 déposées par ALD (IPVF, CNRS, EDF)