Estimation du taux de recouvrement d’un substrat par une nano couche d’or par Microscopie Electronique à Balayage et par Spectroscopie de Photoélectrons (XPS)..

J. C. Bernède¹, N. Stephant², S. Tougaard³, L. Cattin².
1-MOLTECH-Anjo, CNRS, UMR 6200, Université de Nantes, 2 rue de la Houssinière, BP 92208, Nantes, F-44000 France.
2- Institut des Matériaux Jean Rouxel (IMN), CNRS, UMR 6502 Université de Nantes, 2 rue de la Houssinière, BP 92208, Nantes, F-44000 France.
3- Department of Physics and Chemistry, University of Southern Denmark, DK-5230 Odense M, Denmark

Les composants optoélectroniques sont constitués d’un empilement de couches minces dont les épaisseurs de certaines n’excèdent pas les quelques Å. Il est alors difficile de déterminer leur morphologie et plus particulièrement leur taux de recouvrement. Or cette propriété est cruciale pour la compréhension du fonctionnement du composant.

Dans le présent exposé nous montrons que le traitement numérique d’images obtenues à l’aide d’un MEB fonctionnant en mode rétrodiffusé permet une estimation précise de ce taux de recouvrement pour des couches dont les épaisseurs sont de seulement 5 à 15 Å. De fait, nous avons montré que l’insertion d’une couche d’or ultrafine d’épaisseur 5 Å entre l’anode, qui est constituée d’une couche mince d’ITO,  et le matériau organique permet d’améliorer considérablement le rendement d’une cellule photovoltaïque organique. Bien entendu, les 5 Å correspondent à une valeur moyenne mesurée à l’aide d’un moniteur à quartz, car la couche est trop fine pour être continue.

Pour mieux comprendre le phénomène physique responsable de l’amélioration des performances de cellules, il était important de connaître le taux de recouvrement de l’ITO par la couche d’or. Outre la microscopie électronique, une étude par spectroscopie de photoélectrons (XPS) a été mise en œuvre pour estimer ce taux. Dans ce dernier cas, il s’agissait d’analyser la partie inélastique des pics du spectre XPS. Les deux études ont été menées indépendamment l’une de l’autre, pour autant les résultats obtenus sont en parfait  accord.