Elaboration des couches minces hybrides organiques / inorganiques : en vue d’application photovoltaïque / MEHNANA Houda

Public ISBD Titre : Elaboration des couches minces hybrides organiques / inorganiques : en vue d’application photovoltaïque Type de document : texte imprimé Auteurs : MEHNANA Houda, Auteur ; KABOUB, Lekhmissi, Directeur de thèse Editeur : Setif:UFA Année de publication : 2018 Importance : 1 vol (75 f.) Format : 29cm Langues : Français (fre) Catégories : Thèses & Mémoires:Chimie Mots-clés : électro Polymérisation Polybithiophéne Spectroscopie IR Index. décimale : 541 - Chimie physique,chimie inorganique Note de contenu : Sommaire Chapitre I: Bibliographie générales Partie organique I I.Polymères organiques conducteurs conjugués (POC) ............................................................ 3 I.1. Historiques et fondements sur les polymères organiques conducteurs ............................ 4 I.2. Généralités sur les polymères organiques conducteurs ................................................... 5 I.2.1. Les grandes familles des polymères organiques conducteurs .................................. 5 I.2.2. Structure des polymères conducteurs ....................................................................... 6 I.2.2.1. Structure chimique ............................................................................................. 6 I.2.2.2. Structure électronique ........................................................................................ 6 I.2.3. Le dopage des polymères organiques conducteurs conjugués ................................. 7 I.2.4. Types de polymères conducteurs .............................................................................. 8 I.2.5. Conduction et mobilité ............................................................................................. 8 I.3. Les hétérocycles pentagonaux ....................................................................................... 10 I.3.1. Composés hétérocycliques ...................................................................................... 10 I.3.2. L’importance des composés hétérocycliques ......................................................... 10 I.4. Les applications potentielles des polymères conducteurs organiques ............................ 11 I.5.Electropolymerisation ..................................................................................................... 12 I.5.1. Définition ................................................................................................................. 12 I.5.2. Mécanisme d’électropolymérisation ....................................................................... 13 I.6. Thiophènes ..................................................................................................................... 16 I.6.1. Structure chimique et solubilité .............................................................................. 16 I.6.2. Polythiophène ......................................................................................................... 17 I.6.2.1. Synthèse de polythiophène .............................................................................. 17 a. Synthèse chimique ................................................................................................ 17 b. Synthèse électrochimique ..................................................................................... 18 I.7. Mécanisme d’électropolymérisation de bithiophène ...................................................... 19 Références bibliographiques .................................................................................................... 21 Partie inorganique II II.1.Définition d'une couche mince ...................................................................................... 26 II.1.1.Mécanisme de formation d'une couche mince ....................................................... 26 II.1.1.1.Nucléation ......................................................................................................... 27 II.1.1.2.Coalescence ...................................................................................................... 27 II.1.1.3.Croissance ........................................................................................................ 27 a) Croissance bidimensionnelle (2D) (appelée modèle de Frank-van der Merwe) ... 27 b) Croissance tri-dimensionnelle (3D) (appelée modèle de Volmer-Weber) ........... 28 c) Croissance de (Stranski-Krastanov) ..................................................................... 28 II.1.2.Technique d’élaboration des couches minces ........................................................ 29 II.1.2.1.L’électrodéposition .......................................................................................... 29 II.1.2.2.Principe de l’électrodéposition ........................................................................ 30 II.2.L’oxyde de Zinc (ZnO) ................................................................................................. 32 II.2.1.Propriétés générales de ZnO .................................................................................. 32 II.2.1.1.Propriétés cristallographiques de ZnO ............................................................ 32 II.2.1.2.Propriétés optiques .......................................................................................... 33 II.2.1.3.Propriétés électriques ....................................................................................... 34 II.2.2.Les applications duZnO........................................................................................... 35 II.2.2.1.Cellules solaires ............................................................................................... 35 II.2.2.2.Diodes électroluminescentes ........................................................................... 36 II.2.2.3.Capteurs de gaz ................................................................................................ 36 Références bibliographiques .................................................................................................... 38 Chapitre II : Procédures expérimentales et interprétations I.1.Techniques expérimentales utilisées .............................................................................. 40 I.1.1. Techniques d’analyse électrochimique ................................................................... 40 I.1.1.a. Voltampérométrie cyclique ............................................................................... 40 I.1.1.b.Chronoampérométrie ......................................................................................... 42 I.1.1.c. La Cellule électrochimique ............................................................................... 42 I.1.1.d.Les Electrodes .................................................................................................... 44 Electrode de référence (ER) ...................................................................................... 44 Contre électrode (CE) ................................................................................................ 44 Electrode de travail (ET) ........................................................................................... 44 I.1.1.e.Appareillage et montage électrochimique .......................................................... 45 I.1.1.f.Composition de bain .......................................................................................... 46 I.1.2. Techniques de caractérisation des films obtenus ................................................... 46 I.1.2.a. Spectroscopie ultraviolet-visible (UV-Vis) ...................................................... 46 I.1.2 .b. Microscopie à force atomique (AFM) ............................................................ 48 a) Principe ................................................................................................................. 48 b) Les modes d’imagerie de l’AFM .......................................................................... 49 I.1.2.c. Spectroscopie infrarouge à transformée de Fourrier (ITRF) ........................... 51 Référence bibliographiques ...................................................................................................... 53 II.Résultats et discussions ........................................................................................................ 54 1erVolet II.1. Electrodéposition de la couche d’oxyde de zinc pur .................................................. 54 II.1.1.Etude électrochimique ............................................................................................ 54 II.1.1.a. Voltampérométrie cyclique (VC) ................................................................... 54 II.1.1.b. Chronoampérométrie ...................................................................................... 56 II.1.2. Caractérisation morphologique par AFM ............................................................. 57 II.1.3. Caractérisation optique par UV-Vis ...................................................................... 58 2èmeVolet II.2. Electrodéposition de la couche organique à base de Bi-thiophène de type p .............. 62 II.2.1. Etude électrochimique ........................................................................................... 62 II.2.1.a. Voltampérométrie cyclique des monomères ................................................... 62 II.2.2.Caractérisation par spectroscopie UV- visible ....................................................... 62 II.2.3.Spectroscopie infrarouge (IR) ................................................................................ 65 3èmeVolet II.3. Elaboration et caractérisation des bicouches mixtes à hétérojonctionZnO/BT .......... 67 II.3.1. Etude électrochimique ........................................................................................... 67 II.3.1. a. Electrodéposition de la couche organique BT sur la couche mince ZnO ....... 67 II.3.2. Caractérisation morphologique par AFM .............................................................. 69 II.3.3. Evaluation du gap énergétique par UV-Vis .......................................................... 69 II.3.4. Caractérisation par Spectroscopie infrarouge (IR) ................................................. 72 Côte titre : MACH/0064 Elaboration des couches minces hybrides organiques / inorganiques : en vue d’application photovoltaïque [texte imprimé] / MEHNANA Houda, Auteur ; KABOUB, Lekhmissi, Directeur de thèse . - [S.l.] : Setif:UFA, 2018 . - 1 vol (75 f.) ; 29cm. Langues : Français (fre) Catégories : Thèses & Mémoires:Chimie Mots-clés : électro Polymérisation Polybithiophéne Spectroscopie IR Index. décimale : 541 - Chimie physique,chimie inorganique Note de contenu : Sommaire Chapitre I: Bibliographie générales Partie organique I I.Polymères organiques conducteurs conjugués (POC) ............................................................ 3 I.1. Historiques et fondements sur les polymères organiques conducteurs ............................ 4 I.2. Généralités sur les polymères organiques conducteurs ................................................... 5 I.2.1. Les grandes familles des polymères organiques conducteurs .................................. 5 I.2.2. Structure des polymères conducteurs ....................................................................... 6 I.2.2.1. Structure chimique ............................................................................................. 6 I.2.2.2. Structure électronique ........................................................................................ 6 I.2.3. Le dopage des polymères organiques conducteurs conjugués ................................. 7 I.2.4. Types de polymères conducteurs .............................................................................. 8 I.2.5. Conduction et mobilité ............................................................................................. 8 I.3. Les hétérocycles pentagonaux ....................................................................................... 10 I.3.1. Composés hétérocycliques ...................................................................................... 10 I.3.2. L’importance des composés hétérocycliques ......................................................... 10 I.4. Les applications potentielles des polymères conducteurs organiques ............................ 11 I.5.Electropolymerisation ..................................................................................................... 12 I.5.1. Définition ................................................................................................................. 12 I.5.2. Mécanisme d’électropolymérisation ....................................................................... 13 I.6. Thiophènes ..................................................................................................................... 16 I.6.1. Structure chimique et solubilité .............................................................................. 16 I.6.2. Polythiophène ......................................................................................................... 17 I.6.2.1. Synthèse de polythiophène .............................................................................. 17 a. Synthèse chimique ................................................................................................ 17 b. Synthèse électrochimique ..................................................................................... 18 I.7. Mécanisme d’électropolymérisation de bithiophène ...................................................... 19 Références bibliographiques .................................................................................................... 21 Partie inorganique II II.1.Définition d'une couche mince ...................................................................................... 26 II.1.1.Mécanisme de formation d'une couche mince ....................................................... 26 II.1.1.1.Nucléation ......................................................................................................... 27 II.1.1.2.Coalescence ...................................................................................................... 27 II.1.1.3.Croissance ........................................................................................................ 27 a) Croissance bidimensionnelle (2D) (appelée modèle de Frank-van der Merwe) ... 27 b) Croissance tri-dimensionnelle (3D) (appelée modèle de Volmer-Weber) ........... 28 c) Croissance de (Stranski-Krastanov) ..................................................................... 28 II.1.2.Technique d’élaboration des couches minces ........................................................ 29 II.1.2.1.L’électrodéposition .......................................................................................... 29 II.1.2.2.Principe de l’électrodéposition ........................................................................ 30 II.2.L’oxyde de Zinc (ZnO) ................................................................................................. 32 II.2.1.Propriétés générales de ZnO .................................................................................. 32 II.2.1.1.Propriétés cristallographiques de ZnO ............................................................ 32 II.2.1.2.Propriétés optiques .......................................................................................... 33 II.2.1.3.Propriétés électriques ....................................................................................... 34 II.2.2.Les applications duZnO........................................................................................... 35 II.2.2.1.Cellules solaires ............................................................................................... 35 II.2.2.2.Diodes électroluminescentes ........................................................................... 36 II.2.2.3.Capteurs de gaz ................................................................................................ 36 Références bibliographiques .................................................................................................... 38 Chapitre II : Procédures expérimentales et interprétations I.1.Techniques expérimentales utilisées .............................................................................. 40 I.1.1. Techniques d’analyse électrochimique ................................................................... 40 I.1.1.a. Voltampérométrie cyclique ............................................................................... 40 I.1.1.b.Chronoampérométrie ......................................................................................... 42 I.1.1.c. La Cellule électrochimique ............................................................................... 42 I.1.1.d.Les Electrodes .................................................................................................... 44 Electrode de référence (ER) ...................................................................................... 44 Contre électrode (CE) ................................................................................................ 44 Electrode de travail (ET) ........................................................................................... 44 I.1.1.e.Appareillage et montage électrochimique .......................................................... 45 I.1.1.f.Composition de bain .......................................................................................... 46 I.1.2. Techniques de caractérisation des films obtenus ................................................... 46 I.1.2.a. Spectroscopie ultraviolet-visible (UV-Vis) ...................................................... 46 I.1.2 .b. Microscopie à force atomique (AFM) ............................................................ 48 a) Principe ................................................................................................................. 48 b) Les modes d’imagerie de l’AFM .......................................................................... 49 I.1.2.c. Spectroscopie infrarouge à transformée de Fourrier (ITRF) ........................... 51 Référence bibliographiques ...................................................................................................... 53 II.Résultats et discussions ........................................................................................................ 54 1erVolet II.1. Electrodéposition de la couche d’oxyde de zinc pur .................................................. 54 II.1.1.Etude électrochimique ............................................................................................ 54 II.1.1.a. Voltampérométrie cyclique (VC) ................................................................... 54 II.1.1.b. Chronoampérométrie ...................................................................................... 56 II.1.2. Caractérisation morphologique par AFM ............................................................. 57 II.1.3. Caractérisation optique par UV-Vis ...................................................................... 58 2èmeVolet II.2. Electrodéposition de la couche organique à base de Bi-thiophène de type p .............. 62 II.2.1. Etude électrochimique ........................................................................................... 62 II.2.1.a. Voltampérométrie cyclique des monomères ................................................... 62 II.2.2.Caractérisation par spectroscopie UV- visible ....................................................... 62 II.2.3.Spectroscopie infrarouge (IR) ................................................................................ 65 3èmeVolet II.3. Elaboration et caractérisation des bicouches mixtes à hétérojonctionZnO/BT .......... 67 II.3.1. Etude électrochimique ........................................................................................... 67 II.3.1. a. Electrodéposition de la couche organique BT sur la couche mince ZnO ....... 67 II.3.2. Caractérisation morphologique par AFM .............................................................. 69 II.3.3. Evaluation du gap énergétique par UV-Vis .......................................................... 69 II.3.4. Caractérisation par Spectroscopie infrarouge (IR) ................................................. 72 Côte titre : MACH/0064

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Elaboration de matériaux moléculaire de type complexes organométalliques / BENSEBAA, Laila

Public ISBD Titre : Elaboration de matériaux moléculaire de type complexes organométalliques Type de document : texte imprimé Auteurs : BENSEBAA, Laila ; KABOUB, Lekhmissi, Directeur de thèse Editeur : Setif:UFA Importance : 1vol. 31f. Format : 30cm. Catégories : Thèses & Mémoires:Chimie Mots-clés : Elaboration,matériaux,moléculaires,complexes, organométalliques Résumé : Dans ce travail sur les matériaux organiques à propriétés physiques spécifiques, notre contribution porte tout d’abord sur l’élaboration de matériaux moléculaires de type complexes organométalliques à base de dérivés de TTF(Tétrathiafulvalène).Elle porte ensuite sur la préparation et la caractérisation de matériauxde typesels d’ions radicaux Après une étude bibliographique des critères électroniques et structuraux favorables à la formation de matériaux à propriétés électriques et magnétiques, nous avons choisi d’exploiter un dérivé de TTF porteur de groupement pyridiniquedont les caractéristiques semblaient pouvoir permettre l’accès aux propriétés physiques visées dans les solides résultants. Dans le deuxième chapitre nous avons décrit la préparation de deux complexes de coordinationsde stoechiométriedifférente : [Cu(hfac)2(TTF-Py)1] et [Cu(hfac)2(TTF-Py)2]. L’analyse structurale de ces complexes a permis de révéler les différents modes de coordinations et d’empilements A partir de ces complexes, nous avons également tenté d’obtenir des sels d’ions radicaux par électrocristallisation. Ceci nous a permis d’isoler un composé totalement oxydé [CuII(hfac)2(TTF-Py)2].+(PF6)-.2CH2Cl2(n =2). L’étude cristallographique a montré que les ligands TTF dans le sous réseau organique adoptent un arrangement en dimères séparés par des contre-partie anioniques conduisant ainsi à un état fondamental singulet pour ces espèces organiques. En conséquence ceci n’a pas permis de laisser entrevoir des interactions mutuelles -d entre les deux systèmes comme nous l’avons espéré. Cependant, ce type de matériaux démontre la possibilité d’obtenir des sels d’oxydation stables et ouvre en conséquence la voie pour la réalisation de nouveaux matériaux qui peuvent présenter des propriétés physiques intéressantes en jouant sur la modification des espèces anioniques ou de choisir de nouveaux ligands TTF à base de pyridine. Note de contenu : Table des matières INTODUCTION ……………………………………………………........................1 Chapitre I : Rappels bibliographiques …………………………………………….3 I-1- Introduction aux matériaux moléculaires…………………………………………4 I-2-Développement de l’élaboration des donneurs organiques ……………………….6 I-3-Conductivité électrique dans les matériaux organiques…………………………...8 II- Chapitre II : Elaboration des matériaux ……………………………………...12 I-Introduction……………………………………………………………………….13 II- Complexes de coordination neutres CuII(hfac)2(TTF-Py)n……………………… 13 II-1- Synthèse du [Cu(hfac)2 (TTF-Py)2] …………………………………………… 13 II-2- Etude structurale des Complexes neutres (n= 1,2), [Cu(hfac)2(TTF-Py)n]…….14 II-3- Préparation du complexe : [Cu(hfac)2 (TTF-Py)1]…………………………….. 15 II-4- Etude structurale de Complexe neutre (n=1) [CuII (hfac)2(TTF-Py)1]…………15 III- Préparation de matériaux de type : Sel d’ions Radicaux (SIR)………………….19 III-1- Synthèse du Sel à Cation Radical -[CuII(hfac)2(TTF-Py)2].+(PF6)-.2CH2Cl2 (3) ………………………………………………………………………………………..20 III-2- Description structurale de sel : [CuII(hfac)2(TTF-Py)2].+(PF6)-.2CH2Cl2……...20 CONCLUSION……………………………………………………………...………23 ANNEXES…………………………………………………………………………...24 BIBLIOGRAPHIE………………………………………………………………….30 Côte titre : MACH/0004 Elaboration de matériaux moléculaire de type complexes organométalliques [texte imprimé] / BENSEBAA, Laila ; KABOUB, Lekhmissi, Directeur de thèse . - [S.l.] : Setif:UFA, [s.d.] . - 1vol. 31f. ; 30cm. Catégories : Thèses & Mémoires:Chimie Mots-clés : Elaboration,matériaux,moléculaires,complexes, organométalliques Résumé : Dans ce travail sur les matériaux organiques à propriétés physiques spécifiques, notre contribution porte tout d’abord sur l’élaboration de matériaux moléculaires de type complexes organométalliques à base de dérivés de TTF(Tétrathiafulvalène).Elle porte ensuite sur la préparation et la caractérisation de matériauxde typesels d’ions radicaux Après une étude bibliographique des critères électroniques et structuraux favorables à la formation de matériaux à propriétés électriques et magnétiques, nous avons choisi d’exploiter un dérivé de TTF porteur de groupement pyridiniquedont les caractéristiques semblaient pouvoir permettre l’accès aux propriétés physiques visées dans les solides résultants. Dans le deuxième chapitre nous avons décrit la préparation de deux complexes de coordinationsde stoechiométriedifférente : [Cu(hfac)2(TTF-Py)1] et [Cu(hfac)2(TTF-Py)2]. L’analyse structurale de ces complexes a permis de révéler les différents modes de coordinations et d’empilements A partir de ces complexes, nous avons également tenté d’obtenir des sels d’ions radicaux par électrocristallisation. Ceci nous a permis d’isoler un composé totalement oxydé [CuII(hfac)2(TTF-Py)2].+(PF6)-.2CH2Cl2(n =2). L’étude cristallographique a montré que les ligands TTF dans le sous réseau organique adoptent un arrangement en dimères séparés par des contre-partie anioniques conduisant ainsi à un état fondamental singulet pour ces espèces organiques. En conséquence ceci n’a pas permis de laisser entrevoir des interactions mutuelles -d entre les deux systèmes comme nous l’avons espéré. Cependant, ce type de matériaux démontre la possibilité d’obtenir des sels d’oxydation stables et ouvre en conséquence la voie pour la réalisation de nouveaux matériaux qui peuvent présenter des propriétés physiques intéressantes en jouant sur la modification des espèces anioniques ou de choisir de nouveaux ligands TTF à base de pyridine. Note de contenu : Table des matières INTODUCTION ……………………………………………………........................1 Chapitre I : Rappels bibliographiques …………………………………………….3 I-1- Introduction aux matériaux moléculaires…………………………………………4 I-2-Développement de l’élaboration des donneurs organiques ……………………….6 I-3-Conductivité électrique dans les matériaux organiques…………………………...8 II- Chapitre II : Elaboration des matériaux ……………………………………...12 I-Introduction……………………………………………………………………….13 II- Complexes de coordination neutres CuII(hfac)2(TTF-Py)n……………………… 13 II-1- Synthèse du [Cu(hfac)2 (TTF-Py)2] …………………………………………… 13 II-2- Etude structurale des Complexes neutres (n= 1,2), [Cu(hfac)2(TTF-Py)n]…….14 II-3- Préparation du complexe : [Cu(hfac)2 (TTF-Py)1]…………………………….. 15 II-4- Etude structurale de Complexe neutre (n=1) [CuII (hfac)2(TTF-Py)1]…………15 III- Préparation de matériaux de type : Sel d’ions Radicaux (SIR)………………….19 III-1- Synthèse du Sel à Cation Radical -[CuII(hfac)2(TTF-Py)2].+(PF6)-.2CH2Cl2 (3) ………………………………………………………………………………………..20 III-2- Description structurale de sel : [CuII(hfac)2(TTF-Py)2].+(PF6)-.2CH2Cl2……...20 CONCLUSION……………………………………………………………...………23 ANNEXES…………………………………………………………………………...24 BIBLIOGRAPHIE………………………………………………………………….30 Côte titre : MACH/0004

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