Titre :	Préparation et caractérisation d’un matériau d’électrode à base d’un semi-conducteur modifié par un film de polymère fonctionnalisé et contenant des particules métalliques
Type de document :	texte imprimé
Auteurs :	Khaniche, Brahim ; Zouaoui.A, Directeur de thèse
Editeur :	Setif:UFA
Année de publication :	2015
Importance :	1 vol (92 f.)
Format :	29 cm
Langues :	Français (fre) Langues originales : Français (fre)
Catégories :	Thèses & Mémoires:Chimie
Mots-clés :	silicium polypyrrole cuivre matériau composite
Index. décimale :	540 Chimie et sciences connexes
Résumé :	L'objectif de ce travail est l’élaboration et la caractérisation d’un matériau composites de Silicium/Polypyrrole-Cuivre pour des applications en électroniques organique et en photovoltaïques. Le film du polymère est obtenu par oxydation électrochimique du monomère (pyrrole) en milieu organique. L'électrodéposition de cuivre a été étudiée d'abord sur carbone vitreux pour déterminer les conditions expérimentales et puis sur le silicium. L’incorporation de cuivre dans le film de polypyrrole a été effectuée par trempage de l’électrode modifiée dans une solution de sel de cuivre, suivi d’une électroréduction dans une solution aqueuse pour précipiter les ions Cu+2 sous forme des particules métalliques dans le film de polymère.
Note de contenu :	Sommaire ITRODUCTION GENERALE ...................................................................................... 1 CHAPITRE I GENERALITES ET DEFINITIONS I- PRINCIPES DE L’ELETROCHIMIE DES SEMI- CONDUCTEURS ................ 3 I-1- Notion de métal, isolant et semiconducteur ............................................................... 3 a) Les métaux .................................................................................................................... 3 b) Les semiconducteurs .................................................................................................... 3 c) Les isolants ................................................................................................................... 3 I-2- Description énergétique du semiconducteur .............................................................. 3 I-3- Interface entre semiconducteur et électrolyte ........................................................... 4 I-3-1- Double couche ........................................................................................................ 5 II- LE SILICIUM ............................................................................................................ 5 II-1- Introduction .............................................................................................................. 5 II-2- Méthode de production du silicium .......................................................................... 6 II-2-1- Réduction de la silice ............................................................................................ 6 II-2-2- Purification du silicium ......................................................................................... 6 II-2-3- Principale méthode d’élaboration du silicium ....................................................... 7 II-3- Structure cristalline ................................................................................................... 7 II-4- Structure de bande .................................................................................................... 9 II-5- Les propriétés électriques ......................................................................................... 9 II-5-2- La résistivité ......................................................................................................... 9 II-7- Propriétés optiques ................................................................................................. 10 II-7-1- Coefficient d’absorption du silicium cristallin .................................................... 10 II-8- Propriétés thermodynamiques ................................................................................ 11 II-8-1- La densité ............................................................................................................ 11 II-8-2- Chaleur spécifique ............................................................................................... 11 II-8-3- Conductivité thermique ....................................................................................... 12 II-8-4- Température de fusion ......................................................................................... 12 II-9- Propriétés mécaniques ............................................................................................ 12 II-10- Le dopage du silicium .......................................................................................... 12 III- GENERALITE SUR LES POLYMERES CONDUCTEURS ........................... 13 III-1- Introduction ........................................................................................................... 13 III-2- Principaux polymères organiques conducteurs ..................................................... 14 III-2-1- Mécanisme d’électropolymérisation .................................................................. 15 III-2-2- Conductivité électrique des polymères organiques conducteurs ....................... 17 III-2-3- Théorie de la conduction dans les polymères organiques conducteurs ............. 18 III-2-4- Polypyrrole ......................................................................................................... 19 III-2-5- Méthodes de synthèse ........................................................................................ 19 III-2-5-a- Synthèse par voie chimique ............................................................................ 19 III-2-5-b- Synthèse par voie électrochimique ................................................................. 20 III-2-6- Solubilité des polypyrroles ................................................................................ 20 III-2-7- Principales applications du polypyrrole ............................................................. 20 IV- PRINCIPE DE L'ECTRODEPOSITION DES METAUX ................................ 21 IV-1- Etapes d’une réaction électrochimique ................................................................. 21 IV-1-a- Le transfert de masse ......................................................................................... 21 IV-1-b- Les réactions chimiques ..................................................................................... 22 IV-1-c- Les réactions de surface ..................................................................................... 22 IV-1-d- Le transfert de charges ....................................................................................... 22 V- MATERIAUX COMPOSITES (POLYMERE-PARTICULES METALLIQUES) .................................................................................................... 22 V-1- Introduction ............................................................................................................ 22 V-2- Preparation d’electrodes modifiees par des films de polymere et des microparticules ........................................................................................................ 23 V-2-1- Cas de poly (pyrrole-alkylammonium)-oxyde de ruthénium .............................. 23 V-2-1-a- Caractérisation des nanocomposites par TEM .............................................. 25 V-2-2- Cas de poly (pyrrole-alkylammonium)-Ni .......................................................... 26 V-2-2-a- Caractérisation des microcomposites par MEB ............................................ 26 VI- APPLICATIONS DES MATERIAUX COMPOSITES ..................................... 27 VI-1- La diode électroluminescente organique (OLED) ................................................ 28 VI-2- Cellule photovoltaiques organiques ...................................................................... 29 VI-2-1- Principe de fonctionnement d’une cellule photovoltaïque organique ............... 29 VI-2-2- Structures des cellules photovoltaïques organiques .......................................... 29 VI-2-2-a- Structure monocouche .................................................................................... 30 VI-2-2-b- Structure bicouche .......................................................................................... 31 VI-2-2-c- Structure à réseau interpénétré ....................................................................... 31 VI-2-2-d- Structure hybride ............................................................................................ 32 REFERENCES .............................................................................................................. 34 CHAPITRE II METHODES ET TECHNIQUES EXPRIMENTALES I- PRODUITS CHIMIQUES ....................................................................................... 39 I-1- Solvants et électrolyte support ................................................................................. 39 I-2- Réactifs .................................................................................................................... 39 I-3- Cellule et électrodes utilisées ................................................................................... 39 II-TECHNIQUES EXPERIMENTALES UTILISEES ............................................. 41 II-1- Voltampérométrie cyclique .................................................................................... 41 II-1-1- Principe de la méthode ........................................................................................ 41 II-1-2- Epaisseur d’une couche de polymère déposée sur électrode............................... 42 II-1-3- Expression mathématique du courant et du potentiel de pic ............................... 44 II-1-4- Critères de discrimination entre les différents systèmes et mécanismes électrochimiques ............................................................................. 45 II-1-5- Avantages de la méthode .................................................................................... 46 II-2- Coulometrie ............................................................................................................ 46 II-2-1- Principe de la méthode ........................................................................................ 47 II-3- Spectroscopie d’impedance electrochimique ......................................................... 47 II-3-1- Principe ............................................................................................................... 48 II-3-2- Circuit de Randles ............................................................................................... 48 II-3-3- Circuit électrique équivalant à une cellule électrochimique ............................... 49 II-3-4- Application aux systèmes réels ........................................................................... 50 II-3-5- Avantages de la méthode .................................................................................... 51 II-4- Microscope electronique a balayage (MEB) .......................................................... 51 II-5- Analyse chimique par EDX (Energy Dispersive X-ray Spectroscopy) .................. 51 II-6- Analyse par rayons X et identification des phases ................................................. 52 REFERENCES .............................................................................................................. 53 CHAPITRE III ELABORATION ET CARACTERISATION DE n-Si/PPy-Cu I- ELECTROPOLYMERISATION DU PYRROLE SUR ELECTRODE DE CARBONE VITREUX .............................................................................................. 54 I-1- Electropolymérisation du pyrrole sur carbone vitreux ............................................ 54 I-2- Effet de la quantité d’électricité consommée sur l’épaisseur des films du polypyrrole ............................................................................................................... 57 II- PREPARATION ET CARACTERISATION ELECTROCHIMIQUE DE n-Si/PPy-Cu .............................................................................................................. 58 II-1- Protocole du traitement chimique de surface de Si (cas général) ........................... 59 II-2- Comportement électrochimique du substrat de n-Si .............................................. 59 II-3- Electropolymérisation de pyrrole sur n-Si par voltammétrie cyclique .................. 60 II-3-1- Influence de la vitesse de balayage ..................................................................... 62 II-4- Electropolymérisation du pyrrole par coulomértie galvanostatique ....................... 64 II-4-1- Influence du courant imposé ............................................................................... 66 II-5- Electrodéposition du polypyrrole à potentiel imposé ............................................. 68 III-TECHNIQUE DE PREPARATION D’UNE ELECTRODE MODIFIEE PAR UN FILM DEPOLYMERE CONTENANT DES PARTICULES METALLIQUES DE CUIVRE ............................................................................. 71 III-1- Etude électrochimique du cuivre sur une électrode de carbone vitreux ................ 72 III-2- Etude électrochimique du cuivre sur n-Si ............................................................. 74 III-3- Incorporation du Cuivre dans le film de polymère ............................................... 75 IV- CARACTERISATION PAR SPECTROSCOPIE D’IMPEDANCE DU SILICIUM TRAITE ET DU MATERIAU COMPOSITE ................................. 76 IV-4-1- Spectroscopie d’impédance du silicium ............................................................ 76 IV-4-2- Spectroscopie d’impédance du polypyrrole déposé sur silicium ....................... 77 IV-4-3- Spectroscopie d’impédance du polypyrrole déposé sur silicium et contenant des particules de cuivre ....................................................................................... 79 V- CARACTERISATION PHYSIQUE ...................................................................... 81 V-1- Analyse structurale de n-Si/PPy et n-Si/PPy-Cu par DRX .................................... 81 V-2- Analyse de surface de n-Si/PPy et n-Si/PPy-Cu par MEB ..................................... 82 V-2-1- Caractérisation des films de polypyrrole sur silicium ......................................... 83 V-2-2- Caractérisation du matériau composite silicium/polypyrrole-cuivre .................. 83 VI- MATERIAU COMPOSITE COMME DIODE ................................................... 86 VI-1- Définition d’une diode ........................................................................................ 86 VI-2- Caractérisation courant tension (I-V) du matériau composite....................... 87 REFERENCES .............................................................................................................. 91 CONCLUSION GENERALE ...................................................................................... 93 INTROD
Côte titre :	DCH/0007-0009
En ligne :	https://drive.google.com/file/d/1WuFZRNO8zLR_6o8eRXnPQS78MItI4QXE/view?usp=shari [...]
Format de la ressource électronique :	pdf

Préparation et caractérisation d’un matériau d’électrode à base d’un semi-conducteur modifié par un film de polymère fonctionnalisé et contenant des particules métalliques [texte imprimé] / Khaniche, Brahim ; Zouaoui.A, Directeur de thèse . - [S.l.] : Setif:UFA, 2015 . - 1 vol (92 f.) ; 29 cm.
Langues : Français (fre) Langues originales : Français (fre)

Catégories :	Thèses & Mémoires:Chimie
Mots-clés :	silicium polypyrrole cuivre matériau composite
Index. décimale :	540 Chimie et sciences connexes
Résumé :	L'objectif de ce travail est l’élaboration et la caractérisation d’un matériau composites de Silicium/Polypyrrole-Cuivre pour des applications en électroniques organique et en photovoltaïques. Le film du polymère est obtenu par oxydation électrochimique du monomère (pyrrole) en milieu organique. L'électrodéposition de cuivre a été étudiée d'abord sur carbone vitreux pour déterminer les conditions expérimentales et puis sur le silicium. L’incorporation de cuivre dans le film de polypyrrole a été effectuée par trempage de l’électrode modifiée dans une solution de sel de cuivre, suivi d’une électroréduction dans une solution aqueuse pour précipiter les ions Cu+2 sous forme des particules métalliques dans le film de polymère.
Note de contenu :	Sommaire ITRODUCTION GENERALE ...................................................................................... 1 CHAPITRE I GENERALITES ET DEFINITIONS I- PRINCIPES DE L’ELETROCHIMIE DES SEMI- CONDUCTEURS ................ 3 I-1- Notion de métal, isolant et semiconducteur ............................................................... 3 a) Les métaux .................................................................................................................... 3 b) Les semiconducteurs .................................................................................................... 3 c) Les isolants ................................................................................................................... 3 I-2- Description énergétique du semiconducteur .............................................................. 3 I-3- Interface entre semiconducteur et électrolyte ........................................................... 4 I-3-1- Double couche ........................................................................................................ 5 II- LE SILICIUM ............................................................................................................ 5 II-1- Introduction .............................................................................................................. 5 II-2- Méthode de production du silicium .......................................................................... 6 II-2-1- Réduction de la silice ............................................................................................ 6 II-2-2- Purification du silicium ......................................................................................... 6 II-2-3- Principale méthode d’élaboration du silicium ....................................................... 7 II-3- Structure cristalline ................................................................................................... 7 II-4- Structure de bande .................................................................................................... 9 II-5- Les propriétés électriques ......................................................................................... 9 II-5-2- La résistivité ......................................................................................................... 9 II-7- Propriétés optiques ................................................................................................. 10 II-7-1- Coefficient d’absorption du silicium cristallin .................................................... 10 II-8- Propriétés thermodynamiques ................................................................................ 11 II-8-1- La densité ............................................................................................................ 11 II-8-2- Chaleur spécifique ............................................................................................... 11 II-8-3- Conductivité thermique ....................................................................................... 12 II-8-4- Température de fusion ......................................................................................... 12 II-9- Propriétés mécaniques ............................................................................................ 12 II-10- Le dopage du silicium .......................................................................................... 12 III- GENERALITE SUR LES POLYMERES CONDUCTEURS ........................... 13 III-1- Introduction ........................................................................................................... 13 III-2- Principaux polymères organiques conducteurs ..................................................... 14 III-2-1- Mécanisme d’électropolymérisation .................................................................. 15 III-2-2- Conductivité électrique des polymères organiques conducteurs ....................... 17 III-2-3- Théorie de la conduction dans les polymères organiques conducteurs ............. 18 III-2-4- Polypyrrole ......................................................................................................... 19 III-2-5- Méthodes de synthèse ........................................................................................ 19 III-2-5-a- Synthèse par voie chimique ............................................................................ 19 III-2-5-b- Synthèse par voie électrochimique ................................................................. 20 III-2-6- Solubilité des polypyrroles ................................................................................ 20 III-2-7- Principales applications du polypyrrole ............................................................. 20 IV- PRINCIPE DE L'ECTRODEPOSITION DES METAUX ................................ 21 IV-1- Etapes d’une réaction électrochimique ................................................................. 21 IV-1-a- Le transfert de masse ......................................................................................... 21 IV-1-b- Les réactions chimiques ..................................................................................... 22 IV-1-c- Les réactions de surface ..................................................................................... 22 IV-1-d- Le transfert de charges ....................................................................................... 22 V- MATERIAUX COMPOSITES (POLYMERE-PARTICULES METALLIQUES) .................................................................................................... 22 V-1- Introduction ............................................................................................................ 22 V-2- Preparation d’electrodes modifiees par des films de polymere et des microparticules ........................................................................................................ 23 V-2-1- Cas de poly (pyrrole-alkylammonium)-oxyde de ruthénium .............................. 23 V-2-1-a- Caractérisation des nanocomposites par TEM .............................................. 25 V-2-2- Cas de poly (pyrrole-alkylammonium)-Ni .......................................................... 26 V-2-2-a- Caractérisation des microcomposites par MEB ............................................ 26 VI- APPLICATIONS DES MATERIAUX COMPOSITES ..................................... 27 VI-1- La diode électroluminescente organique (OLED) ................................................ 28 VI-2- Cellule photovoltaiques organiques ...................................................................... 29 VI-2-1- Principe de fonctionnement d’une cellule photovoltaïque organique ............... 29 VI-2-2- Structures des cellules photovoltaïques organiques .......................................... 29 VI-2-2-a- Structure monocouche .................................................................................... 30 VI-2-2-b- Structure bicouche .......................................................................................... 31 VI-2-2-c- Structure à réseau interpénétré ....................................................................... 31 VI-2-2-d- Structure hybride ............................................................................................ 32 REFERENCES .............................................................................................................. 34 CHAPITRE II METHODES ET TECHNIQUES EXPRIMENTALES I- PRODUITS CHIMIQUES ....................................................................................... 39 I-1- Solvants et électrolyte support ................................................................................. 39 I-2- Réactifs .................................................................................................................... 39 I-3- Cellule et électrodes utilisées ................................................................................... 39 II-TECHNIQUES EXPERIMENTALES UTILISEES ............................................. 41 II-1- Voltampérométrie cyclique .................................................................................... 41 II-1-1- Principe de la méthode ........................................................................................ 41 II-1-2- Epaisseur d’une couche de polymère déposée sur électrode............................... 42 II-1-3- Expression mathématique du courant et du potentiel de pic ............................... 44 II-1-4- Critères de discrimination entre les différents systèmes et mécanismes électrochimiques ............................................................................. 45 II-1-5- Avantages de la méthode .................................................................................... 46 II-2- Coulometrie ............................................................................................................ 46 II-2-1- Principe de la méthode ........................................................................................ 47 II-3- Spectroscopie d’impedance electrochimique ......................................................... 47 II-3-1- Principe ............................................................................................................... 48 II-3-2- Circuit de Randles ............................................................................................... 48 II-3-3- Circuit électrique équivalant à une cellule électrochimique ............................... 49 II-3-4- Application aux systèmes réels ........................................................................... 50 II-3-5- Avantages de la méthode .................................................................................... 51 II-4- Microscope electronique a balayage (MEB) .......................................................... 51 II-5- Analyse chimique par EDX (Energy Dispersive X-ray Spectroscopy) .................. 51 II-6- Analyse par rayons X et identification des phases ................................................. 52 REFERENCES .............................................................................................................. 53 CHAPITRE III ELABORATION ET CARACTERISATION DE n-Si/PPy-Cu I- ELECTROPOLYMERISATION DU PYRROLE SUR ELECTRODE DE CARBONE VITREUX .............................................................................................. 54 I-1- Electropolymérisation du pyrrole sur carbone vitreux ............................................ 54 I-2- Effet de la quantité d’électricité consommée sur l’épaisseur des films du polypyrrole ............................................................................................................... 57 II- PREPARATION ET CARACTERISATION ELECTROCHIMIQUE DE n-Si/PPy-Cu .............................................................................................................. 58 II-1- Protocole du traitement chimique de surface de Si (cas général) ........................... 59 II-2- Comportement électrochimique du substrat de n-Si .............................................. 59 II-3- Electropolymérisation de pyrrole sur n-Si par voltammétrie cyclique .................. 60 II-3-1- Influence de la vitesse de balayage ..................................................................... 62 II-4- Electropolymérisation du pyrrole par coulomértie galvanostatique ....................... 64 II-4-1- Influence du courant imposé ............................................................................... 66 II-5- Electrodéposition du polypyrrole à potentiel imposé ............................................. 68 III-TECHNIQUE DE PREPARATION D’UNE ELECTRODE MODIFIEE PAR UN FILM DEPOLYMERE CONTENANT DES PARTICULES METALLIQUES DE CUIVRE ............................................................................. 71 III-1- Etude électrochimique du cuivre sur une électrode de carbone vitreux ................ 72 III-2- Etude électrochimique du cuivre sur n-Si ............................................................. 74 III-3- Incorporation du Cuivre dans le film de polymère ............................................... 75 IV- CARACTERISATION PAR SPECTROSCOPIE D’IMPEDANCE DU SILICIUM TRAITE ET DU MATERIAU COMPOSITE ................................. 76 IV-4-1- Spectroscopie d’impédance du silicium ............................................................ 76 IV-4-2- Spectroscopie d’impédance du polypyrrole déposé sur silicium ....................... 77 IV-4-3- Spectroscopie d’impédance du polypyrrole déposé sur silicium et contenant des particules de cuivre ....................................................................................... 79 V- CARACTERISATION PHYSIQUE ...................................................................... 81 V-1- Analyse structurale de n-Si/PPy et n-Si/PPy-Cu par DRX .................................... 81 V-2- Analyse de surface de n-Si/PPy et n-Si/PPy-Cu par MEB ..................................... 82 V-2-1- Caractérisation des films de polypyrrole sur silicium ......................................... 83 V-2-2- Caractérisation du matériau composite silicium/polypyrrole-cuivre .................. 83 VI- MATERIAU COMPOSITE COMME DIODE ................................................... 86 VI-1- Définition d’une diode ........................................................................................ 86 VI-2- Caractérisation courant tension (I-V) du matériau composite....................... 87 REFERENCES .............................................................................................................. 91 CONCLUSION GENERALE ...................................................................................... 93 INTROD
Côte titre :	DCH/0007-0009
En ligne :	https://drive.google.com/file/d/1WuFZRNO8zLR_6o8eRXnPQS78MItI4QXE/view?usp=shari [...]
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