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Auteur Debache ,Loubna |
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Titre : Synthèse des couches minces de Kesterite, l’effet du recuit sous vide Type de document : texte imprimé Auteurs : Debache ,Loubna, Auteur ; Melia Hamici, Directeur de thèse Editeur : Setif:UFA Année de publication : 2019 Importance : 1 vol (55 f .) Format : 29 cm Langues : Français (fre) Catégories : Thèses & Mémoires:Physique Mots-clés : kesterite
Couches minces
Spray pneumatiqueIndex. décimale : 530 Physique Résumé :
Dans ce travail, nous avons étudié les propriétés structurales, optiques, et électriques des composés quaternaires et ternaires de la structure kesterite en fonction de la température de recuit. La solution chimique est une solution aqueuse à base des précurseurs Cuivre, zinc, étain et soufre. Les couches minces ont été déposées sur du verre ordinaire par la méthode spray pneumatique. Les verres au début ont été déposés sur une plaque chauffante portée à 380°C sur lesquelles le produit a été pulvérisé, les couches obtenues sont ensuite recuites à 400°C et 500 °C pendant 20min. Nous avons mis en évidence la présence de la phase kestetrite, par la DRX. Cette structure a été confirmée par la spectroscopie Raman qui montre les deux pics de la kesterite. La composition chimique des échantillons suivent une stoechiométrie acceptable donnant des rapports entres les éléments du composé relativement bons. Les transmissions des couches des composés quaternaires été moyenne de l’ordre de 60% par contre elles baissent pour les composés ternaires. Les gaps optiques sont compris entre 1.91 eV et 2.21 eV qui sont aussi donnés par la majorité des auteurs. Les propriétés électriques sont encourageantes vu les résultats obtenus.Note de contenu :
Sommaire
Liste des figures ………………………………………………………………………………..I
Liste des tableaux……………………………………………………………………………..IV
Introduction générale…………………………………………………………………………..1
Chapitre I : Propriétés générale sur la CZTS
I.1 Les semi-conducteurs……………………………………………………………………...3
I.1.1 Semi-conducteur intrinsèque………………………………………………………...3
I.1.2 Semi-conducteur extrinsèque ………………………………………………………..4
I.1.2.a semi-conducteur de type n……………………………………………………….4
I.1.2.b semi-conducteur de type p………………………………………………………4
I.2 Généralités sur la Kesterite CZTS …………………………………………………………5
I.3 Propriétés du Cu2ZnSnS4…………………………………………………………………...5
I.3.1 Propriétés structurales ………………………………………………………………..5
I.3.2 Propriétés physiques………………………………………………………………….7
I.3.3 Propriétés optiques ……………………………...……………………………………7
I.3.4 Propriétés électriques………………………………………………………………….8
I.4 Applications de CZTS………………………...……………………………………………8
Chapitre II : Techniques d'élaboration
II.1.Procédé sol gel……………………………………………………………………………10
II.1.1.Présentation …………..………………………………………………………… 10
II.1.2. Principe…………………………………………………………………………….11
II.1.3. Mécanismes réactionnels…………………………………………………………..11
a- L’hydrolyse ………………………………………………………………………..11
b-La condensation…………………………………………………………………….11
II.1.4. Transition sol -gel ……………………………………………………………..…..12
II.1.5. Paramètres influençant la cinétique des réactions chimiques…………………..….12
a- Température………………………………………………………………..……..12
b- Taux d’hydrolyse ………………………………………………..……………….13
c- Influence du PH………………………………………………………..………....13
II.2. Procédés de dépôt par voie sol-gel……………………………………………..………..13
II.2.1. Dip-coating ou « trempage-tirage » ………………………………………..……..13
II.3. Avantages et inconvénients ………………………………………………………..……13
II.4. Procédé Spray Pyrolyse…………………..…………………………………………...…14
II.4.1. Présentation . …………………..……………………………………………..14
II.4.2. Principe. …………………..…………………………………….……..…………14
II.4.3. Processus du dépôt par spray pyrolyse……….………………….………...………14
II.4.3.1. Atomisation de la solution…………..….………………….……..…………14
II.4.4. Spray pneumatique ………………………..….………………….………..………15
II.4.5. Spray ultrasonique ………………………..….…….…………….…………...……15
II.4.6. Spray électrostatique…………………………………………………..…………..15
II.5. Avantages……………………………………………………………………..…………16
Chapitre III : Techniques de caractérisation
III.1. Analyse compositionnelle…………………………………………………..……...…..17
III.1.1. Spectrométrie de fluorescence X…………………………………………………17
III.2. Caractérisation structurale………………………………………………..…………….17
III.2.1. Diffraction des rayons X (DRX)…………………………………….……………17
III.2.2. spectroscopie Raman ……………………………………………….……………18
III.3. Caractérisation morphologique …………………………………………….………….19
III.3.1. Microscopie électronique à balayage MEB…………………………….………..19
III.3.2. Microscope à force atomique (AFM)…………………………………….…….…20
III.4. Caractérisation optique………………………………………………………….……..21
III.4.1. Spectroscopie UV-Visible…………………………………………………...……21
III.4.2. Spectroscopie infrarouge……………….……………………………………..…..22
III.5. Caractérisation électrique …………………………………………………………..….23
III.5.1. Méthode des quatre pointes…………………………………………………....…23
III.5.2. Principe de l’effet hall……………………………..…………………………...24
Chapitre IV : Elaboration et Caractérisation
IV.1. Préparation des solutions………………….……………………………..…………….25
IV.1.1. Préparation de la solution CZTS…………….…………………………..……………25
IV.1.2. Préparation de la solution de CZS …………….…………………………..………....25
IV.1.3. Préparation des substrats…………………………………………………….……….27
IV.1.4. Dépôt des couches minces…………………………………………………..……….27
IV.1.5. Densification des couches minces…………………….………………………..…….28
IV.1.6. Préparation de la poudre CZTS………………………………………………….…...29
IV. 2. Mesure de l’épaisseur……………………………………………………………….…30
IV. 3. Analyse compositionnelle………………………………………………………….…..30
IV.3.1. Analyse par Spectrométrie de fluorescence X (XRF)…………………………..……30
IV.3.1.1. Cas de CZTS …………………………………………………..…….…….30
IV.3.1.2. Cas de CZS……………………………………………………..…………..31
IV.4. Caractérisations structurales………………………………………………..………….32
IV.4.1. Diffraction des rayons X………………………………………...………..………....32
IV.4.1.1. CZTS en couches minces …………………………………………...……….32
IV.4.1.2. CZTS en poudre…………………………………...………………………...33
IV.4.1.3. CZS en couches minces……………………………………...……………………..34
IV.4.1.4. Taille des cristallites…………………………………………..……………………35
IV.4.1.5. CZTS en couches minces ………………………………..………………………...36
IV.4.1.6. CZTS en poudre ………………………………….…………….……..…….37
IV.4.1.7. CZS en couches minces………………..…………………….……………...……37
IV.4.2. Analyse par spectroscopie Raman…………………………….………………...……38
IV.4.2.1. CZTS en couches minces………………………………..………...…………38
IV.4.2.2. CZS en couches minces ……………………………..……………………....39
IV.5. Caractérisations morphologiques……………………………..………………………..39
IV.5.1. Cas de CZTS ………………………..…………………………..……………………39
IV.5.2. Cas de CZS…………………………………………………..………………..40
IV.6. Caractérisations optiques…………..…………………………………….……….…….40
IV.6 .1. Spectres de transmission………………………………………………….….………40
IV.6 .1. 1. CZST en couches minces …………………………………………..……...41
IV.6 .1. 2. CZS en couches minces…………………………………………………...41
IV.6.2. Largeur de la bande interdite………………………………………………………....42
IV.6.2.1. CZTS en couches minces………………………………………………………...…43
IV.6.2. 2.CZS en couches mince…………………………………………………………...…44
IV.6.3. Spectres Infrarouges………………………………………………………………….45
IV.6.3. 1. CZTS ………………………………………………………………………45
IV.6.3. 2. CZS…………………………………………………….………………………44
IV.7. Caractérisations électriques………………………………………….…………………46
IV.7.1. Méthode des quatre pointes ……………………….…………………………………46
IV.7.1. 1.CZTS………………………………………….……………………………46
IV.7.1. 2. CZS ……………………………………………………….……………………….46
IV.7.2. Méthode de l’effet hall…………………………………………….………………...47
IV.7.2. 1.CZTS ………………………………………………………….……………47
IV.7.2. 2.CZS…………………………………………………………………………47
Conclusion……………………………………………………………………………………50
Références bibliographiques………………………………………………………………….51Côte titre : MAPH/0311 En ligne : https://drive.google.com/file/d/17q6Yt_lG1EFuKfAuqb2meGhU52gGdbBS/view?usp=shari [...] Format de la ressource électronique : Synthèse des couches minces de Kesterite, l’effet du recuit sous vide [texte imprimé] / Debache ,Loubna, Auteur ; Melia Hamici, Directeur de thèse . - [S.l.] : Setif:UFA, 2019 . - 1 vol (55 f .) ; 29 cm.
Langues : Français (fre)
Catégories : Thèses & Mémoires:Physique Mots-clés : kesterite
Couches minces
Spray pneumatiqueIndex. décimale : 530 Physique Résumé :
Dans ce travail, nous avons étudié les propriétés structurales, optiques, et électriques des composés quaternaires et ternaires de la structure kesterite en fonction de la température de recuit. La solution chimique est une solution aqueuse à base des précurseurs Cuivre, zinc, étain et soufre. Les couches minces ont été déposées sur du verre ordinaire par la méthode spray pneumatique. Les verres au début ont été déposés sur une plaque chauffante portée à 380°C sur lesquelles le produit a été pulvérisé, les couches obtenues sont ensuite recuites à 400°C et 500 °C pendant 20min. Nous avons mis en évidence la présence de la phase kestetrite, par la DRX. Cette structure a été confirmée par la spectroscopie Raman qui montre les deux pics de la kesterite. La composition chimique des échantillons suivent une stoechiométrie acceptable donnant des rapports entres les éléments du composé relativement bons. Les transmissions des couches des composés quaternaires été moyenne de l’ordre de 60% par contre elles baissent pour les composés ternaires. Les gaps optiques sont compris entre 1.91 eV et 2.21 eV qui sont aussi donnés par la majorité des auteurs. Les propriétés électriques sont encourageantes vu les résultats obtenus.Note de contenu :
Sommaire
Liste des figures ………………………………………………………………………………..I
Liste des tableaux……………………………………………………………………………..IV
Introduction générale…………………………………………………………………………..1
Chapitre I : Propriétés générale sur la CZTS
I.1 Les semi-conducteurs……………………………………………………………………...3
I.1.1 Semi-conducteur intrinsèque………………………………………………………...3
I.1.2 Semi-conducteur extrinsèque ………………………………………………………..4
I.1.2.a semi-conducteur de type n……………………………………………………….4
I.1.2.b semi-conducteur de type p………………………………………………………4
I.2 Généralités sur la Kesterite CZTS …………………………………………………………5
I.3 Propriétés du Cu2ZnSnS4…………………………………………………………………...5
I.3.1 Propriétés structurales ………………………………………………………………..5
I.3.2 Propriétés physiques………………………………………………………………….7
I.3.3 Propriétés optiques ……………………………...……………………………………7
I.3.4 Propriétés électriques………………………………………………………………….8
I.4 Applications de CZTS………………………...……………………………………………8
Chapitre II : Techniques d'élaboration
II.1.Procédé sol gel……………………………………………………………………………10
II.1.1.Présentation …………..………………………………………………………… 10
II.1.2. Principe…………………………………………………………………………….11
II.1.3. Mécanismes réactionnels…………………………………………………………..11
a- L’hydrolyse ………………………………………………………………………..11
b-La condensation…………………………………………………………………….11
II.1.4. Transition sol -gel ……………………………………………………………..…..12
II.1.5. Paramètres influençant la cinétique des réactions chimiques…………………..….12
a- Température………………………………………………………………..……..12
b- Taux d’hydrolyse ………………………………………………..……………….13
c- Influence du PH………………………………………………………..………....13
II.2. Procédés de dépôt par voie sol-gel……………………………………………..………..13
II.2.1. Dip-coating ou « trempage-tirage » ………………………………………..……..13
II.3. Avantages et inconvénients ………………………………………………………..……13
II.4. Procédé Spray Pyrolyse…………………..…………………………………………...…14
II.4.1. Présentation . …………………..……………………………………………..14
II.4.2. Principe. …………………..…………………………………….……..…………14
II.4.3. Processus du dépôt par spray pyrolyse……….………………….………...………14
II.4.3.1. Atomisation de la solution…………..….………………….……..…………14
II.4.4. Spray pneumatique ………………………..….………………….………..………15
II.4.5. Spray ultrasonique ………………………..….…….…………….…………...……15
II.4.6. Spray électrostatique…………………………………………………..…………..15
II.5. Avantages……………………………………………………………………..…………16
Chapitre III : Techniques de caractérisation
III.1. Analyse compositionnelle…………………………………………………..……...…..17
III.1.1. Spectrométrie de fluorescence X…………………………………………………17
III.2. Caractérisation structurale………………………………………………..…………….17
III.2.1. Diffraction des rayons X (DRX)…………………………………….……………17
III.2.2. spectroscopie Raman ……………………………………………….……………18
III.3. Caractérisation morphologique …………………………………………….………….19
III.3.1. Microscopie électronique à balayage MEB…………………………….………..19
III.3.2. Microscope à force atomique (AFM)…………………………………….…….…20
III.4. Caractérisation optique………………………………………………………….……..21
III.4.1. Spectroscopie UV-Visible…………………………………………………...……21
III.4.2. Spectroscopie infrarouge……………….……………………………………..…..22
III.5. Caractérisation électrique …………………………………………………………..….23
III.5.1. Méthode des quatre pointes…………………………………………………....…23
III.5.2. Principe de l’effet hall……………………………..…………………………...24
Chapitre IV : Elaboration et Caractérisation
IV.1. Préparation des solutions………………….……………………………..…………….25
IV.1.1. Préparation de la solution CZTS…………….…………………………..……………25
IV.1.2. Préparation de la solution de CZS …………….…………………………..………....25
IV.1.3. Préparation des substrats…………………………………………………….……….27
IV.1.4. Dépôt des couches minces…………………………………………………..……….27
IV.1.5. Densification des couches minces…………………….………………………..…….28
IV.1.6. Préparation de la poudre CZTS………………………………………………….…...29
IV. 2. Mesure de l’épaisseur……………………………………………………………….…30
IV. 3. Analyse compositionnelle………………………………………………………….…..30
IV.3.1. Analyse par Spectrométrie de fluorescence X (XRF)…………………………..……30
IV.3.1.1. Cas de CZTS …………………………………………………..…….…….30
IV.3.1.2. Cas de CZS……………………………………………………..…………..31
IV.4. Caractérisations structurales………………………………………………..………….32
IV.4.1. Diffraction des rayons X………………………………………...………..………....32
IV.4.1.1. CZTS en couches minces …………………………………………...……….32
IV.4.1.2. CZTS en poudre…………………………………...………………………...33
IV.4.1.3. CZS en couches minces……………………………………...……………………..34
IV.4.1.4. Taille des cristallites…………………………………………..……………………35
IV.4.1.5. CZTS en couches minces ………………………………..………………………...36
IV.4.1.6. CZTS en poudre ………………………………….…………….……..…….37
IV.4.1.7. CZS en couches minces………………..…………………….……………...……37
IV.4.2. Analyse par spectroscopie Raman…………………………….………………...……38
IV.4.2.1. CZTS en couches minces………………………………..………...…………38
IV.4.2.2. CZS en couches minces ……………………………..……………………....39
IV.5. Caractérisations morphologiques……………………………..………………………..39
IV.5.1. Cas de CZTS ………………………..…………………………..……………………39
IV.5.2. Cas de CZS…………………………………………………..………………..40
IV.6. Caractérisations optiques…………..…………………………………….……….…….40
IV.6 .1. Spectres de transmission………………………………………………….….………40
IV.6 .1. 1. CZST en couches minces …………………………………………..……...41
IV.6 .1. 2. CZS en couches minces…………………………………………………...41
IV.6.2. Largeur de la bande interdite………………………………………………………....42
IV.6.2.1. CZTS en couches minces………………………………………………………...…43
IV.6.2. 2.CZS en couches mince…………………………………………………………...…44
IV.6.3. Spectres Infrarouges………………………………………………………………….45
IV.6.3. 1. CZTS ………………………………………………………………………45
IV.6.3. 2. CZS…………………………………………………….………………………44
IV.7. Caractérisations électriques………………………………………….…………………46
IV.7.1. Méthode des quatre pointes ……………………….…………………………………46
IV.7.1. 1.CZTS………………………………………….……………………………46
IV.7.1. 2. CZS ……………………………………………………….……………………….46
IV.7.2. Méthode de l’effet hall…………………………………………….………………...47
IV.7.2. 1.CZTS ………………………………………………………….……………47
IV.7.2. 2.CZS…………………………………………………………………………47
Conclusion……………………………………………………………………………………50
Références bibliographiques………………………………………………………………….51Côte titre : MAPH/0311 En ligne : https://drive.google.com/file/d/17q6Yt_lG1EFuKfAuqb2meGhU52gGdbBS/view?usp=shari [...] Format de la ressource électronique : Exemplaires (1)
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