Déposition électrochimique des hétérojonctions p-n à base des oxydes métalliques semi-conducteurs. / Dounia Boudoukha  

Public ISBD Titre : Déposition électrochimique des hétérojonctions p-n à base des oxydes métalliques semi-conducteurs. Type de document : texte imprimé Auteurs : Dounia Boudoukha, Auteur ; A Azizi, Directeur de thèse Editeur : Setif:UFA Année de publication : 2019 Importance : 1 vol (76 f.) Format : 29 Langues : Français (fre) Catégories : Thèses & Mémoires:Chimie Mots-clés : Electrodéposition hétérojonction photovoltaïque couche de nucléation i-ZnO Index. décimale : 204- chimie Résumé : Dans ce présent travail, une hétérojonction p-Cu2O/n-ZnO/i-ZnO/FTO a été réalisée par voie électrochimique ; également l’effet de la couche de nucléation (i-ZnO) sur les propriétés de cette jonction a été démontré. La voltamétrie cyclique a été utilisée pour étudier les mécanismes d’électrodéposition du Cu2O et du ZnO. Les dépôts sont obtenus par chronocoulométrie. Les mesures de Mott-Schottky (M-S) ont montré que les nanostructures du p-Cu2O, n-ZnO et n-ZnO/i-ZnO électrodéposées possèdent des conductivités de type p et n, respectivement avec une augmentation de la densité des porteurs de charges de 1.96 ×1020 à 3.34 ×1020 cm3 dans le ZnO qui sont due à la présence de i-ZnO. De plus, la diffraction des rayons X (DRX) a révélé l'existence d’une seule phase ZnO (002) de structure hexagonale compacte (Würtzite) et une phase Cu2O (111) de structure cubique. Egalement, elle a indiqué que la couche de nucléation a amélioré considérablement la qualité cristalline de dépôt. Par ailleurs, la caractérisation par AFM et MEB exposent une amélioration morphologique de la surface des dépôts lors de la présence de i-ZnO. D’autre part, la spectroscopie UV-Vis a indiqué que l’absorbance des échantillons est importante dans le visible et le gap optique du n-ZnO augmente à la présence de la couche de nucléation de 3.26 à 3.33 eV. Finalement la caractérisation électrique (I-V) a confirmé la formation d’une jonction p-n. Note de contenu : Table des matières Liste des figures………………………………………………………………………………...I Liste des tableaux……………………………………………………………………………...II Liste des sigles et abréviations………………………………………………………………..III Introduction générale…...……………………………..……………………………………….1 Références bibliographiques……………………………………………...………………........4 Chapitre I : Etude bibliographique I. Champ d’application des nanostructures à base des oxydes métalliques semiconducteurs dans le photovoltaïque……………………………………………….………………………..……5 I. 1 Rappels sur les oxydes métalliques…………………………………………………….........5 I. 2 Cellule photovoltaïque à base d’oxydes métalliques………………………………………...7 I. 2 1 Propriétés de l’oxyde de cuivre (Cu2O) ……………………………………………….......7 I. 2. 2 Propriétés de l’oxyde de zinc (ZnO)……………………………………………...………8 I. 2. 3 Les hétérojonctions p-n à base des hétérostructures p-Cu2O/n-ZnO ……….…….…….10 I. 3 Aspect théorique de l’électrodéposition……………...…………………….……………....12 I. 3. 1 Principe de l’électrodéposition ……………...…………………….………………….....12 I. 3. 2 Mécanisme de l’électrodéposition ……………………...…………………….………....13 I. 3. 2. 1 Le transfert de masse……………...…………………….…………………………….13 I. 3. 2. 2 Le transfert de charge ……………...…………………….…………………………...13 I. 3. 2. 3 La cristallisation ……………...…………………….………………………………...14 I. 3. 3 Nucléation et croissance électrochimique……………...…………………….………….14 I. 3. 3. 1 Les modèles de nucléation ……………...…………………….……………………....14 I. 3. 3. 2 Les différents modes de croissance ……………...…………………….……………..14 Références bibliographiques………………………………………………...……………….....16 Chapitre II : Dispositifs expérimentaux et techniques de caractérisation II. 1 Dispositif expérimental ……….….…………………….…….…………….…….……….21 II. 1. 1 Montage électrochimique………………………………..………………………….....21 II. 2 Les électrodes ……………………………………………..………………………….….21 II. 1. 3 Bain et conditions d’élaboration………………………...………………………….....22 II. 1. 4 Préparation des substrats………………………………..…………………………......22 II. 2 Méthodes expérimentales ……………………………………………………………......22 II. 2. 1 Méthodes de caractérisations ‘in-situ’…………………………………………………22 II. 2. 1. 1 Voltampérométrique cyclique (VC)………………………………………….……..22 II. 2. 1. 2 Chronocoulométrie………………………………………………………………….23 II. 2. 1. 3 Mesure de Mott-Schottky (M-S) ……………………………………………………24 II. 2. 2 Méthodes de caractérisations ‘ex-situ’…………………………………………….......25 II. 2. 2. 1 Spectroscopie Ultraviolet-Visible (UV/Vis) ……………………………………….25 II. 2. 2. 2 Diffraction des rayon X (DRX)………………………………………………….....26 II. 2. 2. 3 Microscopie électronique à balayage (MEB)……………………………………....27 II. 2. 2. 4 Microscope à force atomique (AFM)……………………………………………....27 Références bibliographiques………………………………………………………………….29 Chapitre III : Résultats et discussions III. 1 Mécanisme d’électrodéposition de ZnO et de Cu2O……………………………………31 III. 2 Caractérisations électrochimiques ‘in-situ’ ……………………………………….……33 III. 2. 1 Etude par voltamétrie cyclique (VC)……………………………………………….....33 III. 2. 1. 1 Comportement du substrat en présence de Zn (II)…………………………………33 III. 2. 1. 2 Comportement du substrat en présence de Cu (II)………………………………...35 III. 2. 2 Mesure de Mott-Schottky (M-S)……………………………………………………..37 III. 3 Caractérisations électrochimiques ‘ex-situ’……………………………………….……40 III. 3. 1 Diffraction des rayons X (DRX)……………………………………………………..40 III. 3. 2 Spectroscopie Ultraviolet-Visible (UV/Vis)………………………………………....44 III. 3. 3 Microscopie électronique à balayage (MEB)………………………………………...47 III. 3. 4 Microscopie à force atomique (AFM) ……………………………………………….49 III. 3. 5 Caractérisation courant- voltage (I-V)…………………………………………….....50 Références bibliographiques………………………………………………………………….52 Conclusion Générale………………………………………………………………………….58 Côte titre : MACH/0095 En ligne : https://drive.google.com/file/d/1JvQPIY4IEBXYqLknAM1KdM6JXxtK4d_U/view?usp=shari [...] Format de la ressource électronique : pdf Déposition électrochimique des hétérojonctions p-n à base des oxydes métalliques semi-conducteurs. [texte imprimé] / Dounia Boudoukha, Auteur ; A Azizi, Directeur de thèse . - [S.l.] : Setif:UFA, 2019 . - 1 vol (76 f.) ; 29. Langues : Français (fre) Catégories : Thèses & Mémoires:Chimie Mots-clés : Electrodéposition hétérojonction photovoltaïque couche de nucléation i-ZnO Index. décimale : 204- chimie Résumé : Dans ce présent travail, une hétérojonction p-Cu2O/n-ZnO/i-ZnO/FTO a été réalisée par voie électrochimique ; également l’effet de la couche de nucléation (i-ZnO) sur les propriétés de cette jonction a été démontré. La voltamétrie cyclique a été utilisée pour étudier les mécanismes d’électrodéposition du Cu2O et du ZnO. Les dépôts sont obtenus par chronocoulométrie. Les mesures de Mott-Schottky (M-S) ont montré que les nanostructures du p-Cu2O, n-ZnO et n-ZnO/i-ZnO électrodéposées possèdent des conductivités de type p et n, respectivement avec une augmentation de la densité des porteurs de charges de 1.96 ×1020 à 3.34 ×1020 cm3 dans le ZnO qui sont due à la présence de i-ZnO. De plus, la diffraction des rayons X (DRX) a révélé l'existence d’une seule phase ZnO (002) de structure hexagonale compacte (Würtzite) et une phase Cu2O (111) de structure cubique. Egalement, elle a indiqué que la couche de nucléation a amélioré considérablement la qualité cristalline de dépôt. Par ailleurs, la caractérisation par AFM et MEB exposent une amélioration morphologique de la surface des dépôts lors de la présence de i-ZnO. D’autre part, la spectroscopie UV-Vis a indiqué que l’absorbance des échantillons est importante dans le visible et le gap optique du n-ZnO augmente à la présence de la couche de nucléation de 3.26 à 3.33 eV. Finalement la caractérisation électrique (I-V) a confirmé la formation d’une jonction p-n. Note de contenu : Table des matières Liste des figures………………………………………………………………………………...I Liste des tableaux……………………………………………………………………………...II Liste des sigles et abréviations………………………………………………………………..III Introduction générale…...……………………………..……………………………………….1 Références bibliographiques……………………………………………...………………........4 Chapitre I : Etude bibliographique I. Champ d’application des nanostructures à base des oxydes métalliques semiconducteurs dans le photovoltaïque……………………………………………….………………………..……5 I. 1 Rappels sur les oxydes métalliques…………………………………………………….........5 I. 2 Cellule photovoltaïque à base d’oxydes métalliques………………………………………...7 I. 2 1 Propriétés de l’oxyde de cuivre (Cu2O) ……………………………………………….......7 I. 2. 2 Propriétés de l’oxyde de zinc (ZnO)……………………………………………...………8 I. 2. 3 Les hétérojonctions p-n à base des hétérostructures p-Cu2O/n-ZnO ……….…….…….10 I. 3 Aspect théorique de l’électrodéposition……………...…………………….……………....12 I. 3. 1 Principe de l’électrodéposition ……………...…………………….………………….....12 I. 3. 2 Mécanisme de l’électrodéposition ……………………...…………………….………....13 I. 3. 2. 1 Le transfert de masse……………...…………………….…………………………….13 I. 3. 2. 2 Le transfert de charge ……………...…………………….…………………………...13 I. 3. 2. 3 La cristallisation ……………...…………………….………………………………...14 I. 3. 3 Nucléation et croissance électrochimique……………...…………………….………….14 I. 3. 3. 1 Les modèles de nucléation ……………...…………………….……………………....14 I. 3. 3. 2 Les différents modes de croissance ……………...…………………….……………..14 Références bibliographiques………………………………………………...……………….....16 Chapitre II : Dispositifs expérimentaux et techniques de caractérisation II. 1 Dispositif expérimental ……….….…………………….…….…………….…….……….21 II. 1. 1 Montage électrochimique………………………………..………………………….....21 II. 2 Les électrodes ……………………………………………..………………………….….21 II. 1. 3 Bain et conditions d’élaboration………………………...………………………….....22 II. 1. 4 Préparation des substrats………………………………..…………………………......22 II. 2 Méthodes expérimentales ……………………………………………………………......22 II. 2. 1 Méthodes de caractérisations ‘in-situ’…………………………………………………22 II. 2. 1. 1 Voltampérométrique cyclique (VC)………………………………………….……..22 II. 2. 1. 2 Chronocoulométrie………………………………………………………………….23 II. 2. 1. 3 Mesure de Mott-Schottky (M-S) ……………………………………………………24 II. 2. 2 Méthodes de caractérisations ‘ex-situ’…………………………………………….......25 II. 2. 2. 1 Spectroscopie Ultraviolet-Visible (UV/Vis) ……………………………………….25 II. 2. 2. 2 Diffraction des rayon X (DRX)………………………………………………….....26 II. 2. 2. 3 Microscopie électronique à balayage (MEB)……………………………………....27 II. 2. 2. 4 Microscope à force atomique (AFM)……………………………………………....27 Références bibliographiques………………………………………………………………….29 Chapitre III : Résultats et discussions III. 1 Mécanisme d’électrodéposition de ZnO et de Cu2O……………………………………31 III. 2 Caractérisations électrochimiques ‘in-situ’ ……………………………………….……33 III. 2. 1 Etude par voltamétrie cyclique (VC)……………………………………………….....33 III. 2. 1. 1 Comportement du substrat en présence de Zn (II)…………………………………33 III. 2. 1. 2 Comportement du substrat en présence de Cu (II)………………………………...35 III. 2. 2 Mesure de Mott-Schottky (M-S)……………………………………………………..37 III. 3 Caractérisations électrochimiques ‘ex-situ’……………………………………….……40 III. 3. 1 Diffraction des rayons X (DRX)……………………………………………………..40 III. 3. 2 Spectroscopie Ultraviolet-Visible (UV/Vis)………………………………………....44 III. 3. 3 Microscopie électronique à balayage (MEB)………………………………………...47 III. 3. 4 Microscopie à force atomique (AFM) ……………………………………………….49 III. 3. 5 Caractérisation courant- voltage (I-V)…………………………………………….....50 Références bibliographiques………………………………………………………………….52 Conclusion Générale………………………………………………………………………….58 Côte titre : MACH/0095 En ligne : https://drive.google.com/file/d/1JvQPIY4IEBXYqLknAM1KdM6JXxtK4d_U/view?usp=shari [...] Format de la ressource électronique : pdf

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MACH/0095	MACH/0095	Mémoire	Bibliothéque des sciences	Français	Disponible Disponible

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