Impact of texture on resistivity of silver-based model low-emissive coatings
Impact de la texture sur la résistivité des revêtements modèles à faible émissivité à base d'argent
Résumé
In the industrial context of sputtered low-emissive silver-based coatings, this work aimed at identifying, through structural and topographical characterizations, the contributions of interface scattering and grain boundary reflectivity in the electron transport and film resistivity. In particular, the impact of the in-plane texture induced by the ZnO seed layer was explored with simplified model stacks. For this purpose, R&D polycrystalline coatings, characterized by a silver film only preferentially oriented along the (111) out-of-plane direction, were compared, before and after annealing, to films in hexagon/hexagon epitaxy (lattice mismatch -11.5%) on ZnO(0001) single crystals (Zn- or O-terminated) presenting a clear biaxial-texture with outstanding structural and electrical properties. Resistivity characterizations were carried out in temperature and analyzed via models of Mayadas-Shatzkes type. In line with the variations of their structural and topographical characteristics, determined through XRD, AFM and TEM, glass-based and single crystal-based samples presented distinct transport properties. Improvements in the in-plane grain orientation and decrease of grain density proved to help reducing the electron-grain boundary scattering, while no clear-cut correlation between interface roughnesses and resistivity could be established whatever the analysis model. Nonetheless, interface contribution could be lowered through post-deposition thermal treatment. World record resistivities values, up to 30% lower than the industrial products, were reached for single crystal-based samples.
Dans le contexte industriel des revêtements à faible émissivité à base d'argent déposés par pulvérisation cathodique, ce travail visait à identifier, au travers de caractérisations structurales et topographiques, les contributions de la diffusion à l’interface et de la réflectivité aux joints de grain dans le transport électronique et la résistivité du film. En particulier, le rôle de la texture dans le plan, induite par la couche de nucléation de ZnO a été exploré dans des d'empilements modèles. Dans ce but, des revêtements polycristallins R&D caractérisés par un film d'argent seulement orienté préférentiellement le long de la direction hors plan (111) ont été comparés, avant et après recuit, à des films déposés sur des monocristaux de ZnO(0001) terminés Zn ou O (épitaxie hexagone/hexagone avec désaccord paramétrique de -11.5%), présentant une texture biaxiale claire avec des propriétés structurales et électriques exceptionnelles. Les caractérisations électriques ont été effectuées en température et analysées via des modèles de type Mayadas-Shatzkes. En accord avec les variations de leurs caractéristiques structurales et topographiques obtenues par XRD, AFM et TEM, les échantillons sur substrat de verre et monocristallins ont montré des propriétés de transport distinctes. L'amélioration de l'orientation des grains dans le plan et la diminution de leur densité ont permis de réduire la diffusion des électrons aux joints des grains, alors qu’aucune relation claire entre résistivité et rugosités d’interface n’a pu être établie. Cependant la contribution de résistivité de l'interface a pu être réduite par traitement thermique. Ainsi, des valeurs de résistivité record, jusqu'à 30% inférieures aux références industrielles, ont été atteintes.
| Origine | Version validée par le jury (STAR) |
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