Élaboration des films minces d'oxyde de Zinc et étude de leurs propriétés en fonction de l’épaisseur et de la température de recuit. / Bouafassa,Naima  

Public ISBD Titre : Élaboration des films minces d'oxyde de Zinc et étude de leurs propriétés en fonction de l’épaisseur et de la température de recuit. Type de document : texte imprimé Auteurs : Bouafassa,Naima, Auteur ; Laghrib,S, Directeur de thèse Editeur : Setif:UFA Année de publication : 2018 Importance : 1 vol (51 f .) Format : 29 cm Langues : Français (fre) Catégories : Thèses & Mémoires:Chimie Mots-clés : ZnO évaporation KRecuit Sous air Couches minces Oxydation Index. décimale : 541.3 Sujets divers en chimie physique Résumé : L’approche adoptée dans ce modeste travail porte sur l’élaboration des films minces d’oxyde de Zinc par une méthode non conventionnelle et peu étudiée, elle consiste en l’évaporation sous vide des films à partir d’une poudre Zn sur verre ordinaire suivi d’un traitement thermique dans un four sous air.Nous avons élaboré deux séries d’échantillons à deux différentes épaisseurs 600Ä‚ et 900 Ä‚. La caractérisation structurale, optique et électrique ont montré que les films au départ sont plutôt métallique, ils sont riches en zinc et présentent un aspect opaque avec une couleur grise sombre, après traitement thermique dans la gamme de température allant de 300°C 600 °C pendant une heure, les films s’oxydent au fur et à mesure que la température de recuit augmente pour se transformer complètement ZnO stoechiométriques. L’aspect transparent est obtenu à 600°C Les couches obtenues ont été analysées par diverses techniques de caractérisation structurale, optique et électrique. La diffraction des rayons X a montré que les films après recuit sous air sont polycristallines avec une structure hexagonale de type wurtzite et une orientation préférentielle suivant le plan (002). La taille des grains évolue en fonction de l’épaisseur et la température de recuit.Quant aux mesures spectrophotométriques dans le domaine UV-visible-PIR, elles ont montré que les couches de 600 Ã… d’épaisseur, traitées à 600 °C ont une transmission élevée d’environ 80% et que l’énergie du gap est d’environ 3.24 eV. Les meilleures valeurs de la résistivité électrique sont de l’ordre de 2.76*101 Ω cm, comparables aux valeurs de la littérature. Note de contenu : Sommaire Didicas ……………………………………………………………………………………… Remerciement………………………………………………………………………………ii Introduction générale……………………………………………………………………… 1 Chapitre I : Propriétés, applications et méthodes d’élaboration du ZnO Introduction ……………………………………………………………………………...… 5 I. L’oxyde du zinc (ZnO) : propriétés et applications …………………………………... 5 I.1. Propriétés de l’oxyde de Zinc ………………………………………………………..... 5 I.1.1.Propriétés cristallographiques… .…………………………………………………… 5 I.1.2. Propriétés électriques : ……………………………………………………………… 7 I.1.3.Propriétés optiques et luminescences:……………………………………………….. 8 I.1.4.Propriétés physiques …………………………………………………………………. 8 I.2 Applications du ZnO ...…………………………………………………………….…… 9 I-3 Méthodes de dépôt des couches minces de ZnO : ..………………………………….. 10 I.3.1 Définition d’une couche mince : …………………………………………………..... 10 I.3.2.Mécanisme de formation d'une couche mince : …………………………………… 11 I.3.3.Méthodes de dépôt de couches minces de ZnO : ………………………………...... 13 I.3.3.1. Dépôt chimiques en phase vapeur (CVD) :…………………………………….... 14 I.3.3.2. Dépôt physique en phase vapeur (PVD): ………………….......................……… 14 I.3.3.2.1.Pulvérisation cathodique :……………………………………………………..... 15 I.3.3.2.2. Ablation laser :……………………………………………………………….….15 Table de matières I.3.3.2.3. Evaporation sous vide :………………………………..…………………………15 Conclusion :……………………………………………………………………..………. …20 Références bibliographiques :…………………………………..…………………………21 Chapitre II : Elaboration des films d’oxyde de zinc et techniques de caractérisation Introduction………………………………………………………………………...…….….25 II.1.Appareillage ………………………………………………………………………....…25 II.2.Nettoyage des substrats et de l’enceinte de l’évaporateur ………………………….26 II.3.Recuit thermique………………………………………………………………………..27 II.4.Techniques de caractérisations …………………………………...…………………..28 II.5.1.Spectrophotométrie UV-Visible ..……………………………………....…………...28 II.5.2.Diffraction des rayons X (DRX) ……………………………………………..……..30 II.5.3Mesures électriques (Méthode des 4 pointes) :……………………………………..32 Conclusion …………………………………………………………………………………. 34 Références bibliographiques :……………………………………………………………...35 Chapitre III : Résultats et discussions Introduction :…………………………………………………………...……………..........37 III.1. Caractérisation cristallographique:…………………………...………………….....37 III.1.1.Effet de l’épaisseur sur les propriétés cristallographiques des films Zn recuits..38 III.1.2. Effet de la température de recuit sur les propriétés cristallographiques.………39 III.1.3. Calcul de la taille des grains ………………………………………………………41 III.2. Caractérisation optique ……………………………………………………………. 42 III.2.1. Transmission optique ……………………………………………………………...42 Table de matières III.2.1.1. Effet de la température de recuit sur la transmission optique……………….42 III.2.1.2. Effet de l’épaisseur de recuit sur la transmission optique…………………....44 III.2.2. Calcul de l’énergie du gap optique…………………………………………....…..44 III.3 Caractérisation électriques…………………………………………………………..47 Conclusion ………………………………………………………………………………....49 Références bibliographiques………………………………………………………………50 Conclusion Générale ……………………………………………………………………...51 Côte titre : MACH/0092 En ligne : https://drive.google.com/file/d/1PpHiH5xXbIeMD_pyJfTkcLL4qsJHt14d/view?usp=shari [...] Format de la ressource électronique : pdf Élaboration des films minces d'oxyde de Zinc et étude de leurs propriétés en fonction de l’épaisseur et de la température de recuit. [texte imprimé] / Bouafassa,Naima, Auteur ; Laghrib,S, Directeur de thèse . - [S.l.] : Setif:UFA, 2018 . - 1 vol (51 f .) ; 29 cm. Langues : Français (fre) Catégories : Thèses & Mémoires:Chimie Mots-clés : ZnO évaporation KRecuit Sous air Couches minces Oxydation Index. décimale : 541.3 Sujets divers en chimie physique Résumé : L’approche adoptée dans ce modeste travail porte sur l’élaboration des films minces d’oxyde de Zinc par une méthode non conventionnelle et peu étudiée, elle consiste en l’évaporation sous vide des films à partir d’une poudre Zn sur verre ordinaire suivi d’un traitement thermique dans un four sous air.Nous avons élaboré deux séries d’échantillons à deux différentes épaisseurs 600Ä‚ et 900 Ä‚. La caractérisation structurale, optique et électrique ont montré que les films au départ sont plutôt métallique, ils sont riches en zinc et présentent un aspect opaque avec une couleur grise sombre, après traitement thermique dans la gamme de température allant de 300°C 600 °C pendant une heure, les films s’oxydent au fur et à mesure que la température de recuit augmente pour se transformer complètement ZnO stoechiométriques. L’aspect transparent est obtenu à 600°C Les couches obtenues ont été analysées par diverses techniques de caractérisation structurale, optique et électrique. La diffraction des rayons X a montré que les films après recuit sous air sont polycristallines avec une structure hexagonale de type wurtzite et une orientation préférentielle suivant le plan (002). La taille des grains évolue en fonction de l’épaisseur et la température de recuit.Quant aux mesures spectrophotométriques dans le domaine UV-visible-PIR, elles ont montré que les couches de 600 Ã… d’épaisseur, traitées à 600 °C ont une transmission élevée d’environ 80% et que l’énergie du gap est d’environ 3.24 eV. Les meilleures valeurs de la résistivité électrique sont de l’ordre de 2.76*101 Ω cm, comparables aux valeurs de la littérature. Note de contenu : Sommaire Didicas ……………………………………………………………………………………… Remerciement………………………………………………………………………………ii Introduction générale……………………………………………………………………… 1 Chapitre I : Propriétés, applications et méthodes d’élaboration du ZnO Introduction ……………………………………………………………………………...… 5 I. L’oxyde du zinc (ZnO) : propriétés et applications …………………………………... 5 I.1. Propriétés de l’oxyde de Zinc ………………………………………………………..... 5 I.1.1.Propriétés cristallographiques… .…………………………………………………… 5 I.1.2. Propriétés électriques : ……………………………………………………………… 7 I.1.3.Propriétés optiques et luminescences:……………………………………………….. 8 I.1.4.Propriétés physiques …………………………………………………………………. 8 I.2 Applications du ZnO ...…………………………………………………………….…… 9 I-3 Méthodes de dépôt des couches minces de ZnO : ..………………………………….. 10 I.3.1 Définition d’une couche mince : …………………………………………………..... 10 I.3.2.Mécanisme de formation d'une couche mince : …………………………………… 11 I.3.3.Méthodes de dépôt de couches minces de ZnO : ………………………………...... 13 I.3.3.1. Dépôt chimiques en phase vapeur (CVD) :…………………………………….... 14 I.3.3.2. Dépôt physique en phase vapeur (PVD): ………………….......................……… 14 I.3.3.2.1.Pulvérisation cathodique :……………………………………………………..... 15 I.3.3.2.2. Ablation laser :……………………………………………………………….….15 Table de matières I.3.3.2.3. Evaporation sous vide :………………………………..…………………………15 Conclusion :……………………………………………………………………..………. …20 Références bibliographiques :…………………………………..…………………………21 Chapitre II : Elaboration des films d’oxyde de zinc et techniques de caractérisation Introduction………………………………………………………………………...…….….25 II.1.Appareillage ………………………………………………………………………....…25 II.2.Nettoyage des substrats et de l’enceinte de l’évaporateur ………………………….26 II.3.Recuit thermique………………………………………………………………………..27 II.4.Techniques de caractérisations …………………………………...…………………..28 II.5.1.Spectrophotométrie UV-Visible ..……………………………………....…………...28 II.5.2.Diffraction des rayons X (DRX) ……………………………………………..……..30 II.5.3Mesures électriques (Méthode des 4 pointes) :……………………………………..32 Conclusion …………………………………………………………………………………. 34 Références bibliographiques :……………………………………………………………...35 Chapitre III : Résultats et discussions Introduction :…………………………………………………………...……………..........37 III.1. Caractérisation cristallographique:…………………………...………………….....37 III.1.1.Effet de l’épaisseur sur les propriétés cristallographiques des films Zn recuits..38 III.1.2. Effet de la température de recuit sur les propriétés cristallographiques.………39 III.1.3. Calcul de la taille des grains ………………………………………………………41 III.2. Caractérisation optique ……………………………………………………………. 42 III.2.1. Transmission optique ……………………………………………………………...42 Table de matières III.2.1.1. Effet de la température de recuit sur la transmission optique……………….42 III.2.1.2. Effet de l’épaisseur de recuit sur la transmission optique…………………....44 III.2.2. Calcul de l’énergie du gap optique…………………………………………....…..44 III.3 Caractérisation électriques…………………………………………………………..47 Conclusion ………………………………………………………………………………....49 Références bibliographiques………………………………………………………………50 Conclusion Générale ……………………………………………………………………...51 Côte titre : MACH/0092 En ligne : https://drive.google.com/file/d/1PpHiH5xXbIeMD_pyJfTkcLL4qsJHt14d/view?usp=shari [...] Format de la ressource électronique : pdf

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