Elaboration des couches minces à base de dérivé de tétrathiafulvalène et d’oxyde de Zinc : vers l’application de la photovoltaïque / Douibi, h.eddine

Public ISBD Titre : Elaboration des couches minces à base de dérivé de tétrathiafulvalène et d’oxyde de Zinc : vers l’application de la photovoltaïque Type de document : texte imprimé Auteurs : Douibi, h.eddine ; L. kaboub, Directeur de thèse Editeur : Setif:UFA Année de publication : 2017 Importance : 1vol. (48f.) Format : 30cm. Catégories : Thèses & Mémoires:Chimie Mots-clés : elaboration,couches,minces,derive,tetrathiafulvalene,oxyde de zink,photovoltaique Résumé : Conclusion générale : L’objectif de ce travail était ambitieux et visant la préparation de composé hybride organique /inorganique présentant des propriétés semi-conductrices. Ce type de matériau pourrait être un candidat pour l’application dans le domaine des cellules photovoltaïques. Les conclusions que l’on peut tirer à partir des résultats obtenus peuvent être résumées comme suit : Une nouvelle molécule dérivée de tétrathiafulvalène porteur de groupement pyrrolique a pu être synthétisée et caractérisée au moyen de méthodes physico-chimiques disponibles telles l’UV-Vis et IR. De telle molécule à base de donneur-Ï€ et de pyrrole a permis d’accéder à des films de Poly (TTF-Pyrrole) par électropolymérisation. L’oxyde de Zinc (ZnO) a été électrodéposés sur un substrat de type ITO, cette couche mince inorganique de type (n) a été caractérisée par UV et AFM. L’électrodéposition de la couche organique (p) à base poly (TTF-Pyrrole) sur la couche de ZnO a permis d’aboutir à une bicouche (organique/inorganique). Ce matériau hybride a été caractérisé par les méthodes spectroscopiques (UV et IR) et morphologiques (AFM). On note que pour la bicouche (PolyTTF-Pyr/ZnO) dont l’oxyde de Zinc est déposé pendant une durée de 50 S, une évaluation de gap énergétique par UV-Vis a révélé un résultat très promoteur en comparaison avec à celui de la couche ZnO pure, témoignant le grand intérêt de ce type de matériau hybride Note de contenu : SOMMAIRE Introduction générale ......................................................................................................... 01 Chapitre I : Etude bibliographique Partie organique I I. Le Tétrathiafulvalène (TTF) – Bref historique ........................................................... 03 I.1.Premiers développements .............................................................................................. 04 I.1.1 Les matériaux organiques conducteurs à base de TTF .............................................. 05 a) Les complexes de transfert de charge (CTC) ......................................................... 05 b) Les sels d’ions radicaux (SIR) ............................................................................... 06 I.1.2 Nouvelle application du noyau TTF .......................................................................... 07 I.2 Le pyrrole ...................................................................................................................... 08 Généralités ............................................................................................................................ 08 I.2.1 Synthèses d’hétérocycles pyrroliques ....................................................................... 09 I.2.2 Choix du poly pyrrole ............................................................................................... 10 a) polymère conducteur électronique ....................................................................... 10 b) Mécanisme d’électro polymérisation du pyrrole ................................................. 11 Références bibliographiques ............................................................................................. 13 Partie inorganique II Introduction ........................................................................................................................ 16 I.2.1 L’oxyde de zinc ......................................................................................................... 16 I.2.1.a Propriétés cristallographiques ............................................................................ 16 I.2.1.b Propriétés électriques ......................................................................................... 17 I.2.1.c Propriétés optiques ............................................................................................. 17 I.2.2 Applications de l’oxyde de zinc en couches minces ................................................... 17 I.2.3 Les techniques d’élaboration de couches minces ........................................................ 18 I.2.4 Principe d’électrodéposition ........................................................................................ 19 I.2.5 Nucléation et croissance électrochimique ................................................................... 21 I.2.5.a Nucléation ........................................................................................................ 21 I.2.5.b Croissance ........................................................................................................ 21 a) Croissance 2D ou Frank-van Der Merwe .......................................................... 21 b) Croissance 3D ou Volmer-Weber ....................................................................... 22 c) Croissance mixte ou Stranski-Krastanov ............................................................ 22 Références bibliographiques ............................................................................................. 23 Chapitre II : Résultats et discussions II.1 Electrodéposition de la couche acceptrice inorganique ZnO (de type n) .............. 25 II.1.1 Dispositifs expérimentale ........................................................................................ 25 II.1.1.a Cellule électrochimique .................................................................................... 25 II.1.1.b Les électrodes .................................................................................................... 25 1) Electrode de travail (ET) ..................................................................................... 25 2) Electrode de référence (ER) ................................................................................ 26 3) La contre électrode (CE) ..................................................................................... 26 II.1.1.c Le bain d’électrodéposition de l’oxyde de zinc ................................................ 27 II.1.2 Etude électrochimique ............................................................................................ 27 II.1.2.a Voltampérométrie cyclique (VC) ................................................................. 27 II.1.2.b Chronoampérométrie ..................................................................................... 30 II.1.3 Caractérisations morphologiques par AFM ............................................................... 31 II.1.4 Caractérisation optique par UV-Vis ......................................................................... 33 II.2 Electrodéposition de la couche donneur organique TTF-Pyr de type p ................ 35 II.2.1 Synthèse du précurseur TTF porteur de groupement pyrrolique .............................. 35 II.2.2 Préparation du TTF – porteur de Pyrrole .................................................................. 35 II.2.3 Caractérisation des composés 1et 2 .......................................................................... 35 a) caractérisation par chromatographie sur couche mince (CCM) ......................... 36 b) Spectroscopie infrarouge (IR) ............................................................................. 36 c) Étude des spectres ultraviolets visibles (UV-Vis) ............................................... 38 II.2.4 Elaboration des couches minces à base de TTF-pyrole ............................................. 39 II.3 Elaboration et caractérisation des bicouches mixtes à hétérojonction ZnO/TTF-Pyr ............................................................................................................. 41 II.3.1 Electrodéposition de la couche organique TTF-Pyr sur la couche mince ZnO ......... 41 II.3.2 Caractérisation par Spectroscopie infrarouge (IR) ................................................... 42 II.3.3 Caractérisations morphologiques par AFM .............................................................. 43 II.3.4 Caractérisation optique par UV-Vis .......................................................................... 44 Conclusion ........................................................................................................................... 46 Références bibliographiques ............................................................................................. 47 Conclusion générale ........................................................................................................... 48 Côte titre : MACH/0060 Elaboration des couches minces à base de dérivé de tétrathiafulvalène et d’oxyde de Zinc : vers l’application de la photovoltaïque [texte imprimé] / Douibi, h.eddine ; L. kaboub, Directeur de thèse . - [S.l.] : Setif:UFA, 2017 . - 1vol. (48f.) ; 30cm. Catégories : Thèses & Mémoires:Chimie Mots-clés : elaboration,couches,minces,derive,tetrathiafulvalene,oxyde de zink,photovoltaique Résumé : Conclusion générale : L’objectif de ce travail était ambitieux et visant la préparation de composé hybride organique /inorganique présentant des propriétés semi-conductrices. Ce type de matériau pourrait être un candidat pour l’application dans le domaine des cellules photovoltaïques. Les conclusions que l’on peut tirer à partir des résultats obtenus peuvent être résumées comme suit : Une nouvelle molécule dérivée de tétrathiafulvalène porteur de groupement pyrrolique a pu être synthétisée et caractérisée au moyen de méthodes physico-chimiques disponibles telles l’UV-Vis et IR. De telle molécule à base de donneur-Ï€ et de pyrrole a permis d’accéder à des films de Poly (TTF-Pyrrole) par électropolymérisation. L’oxyde de Zinc (ZnO) a été électrodéposés sur un substrat de type ITO, cette couche mince inorganique de type (n) a été caractérisée par UV et AFM. L’électrodéposition de la couche organique (p) à base poly (TTF-Pyrrole) sur la couche de ZnO a permis d’aboutir à une bicouche (organique/inorganique). Ce matériau hybride a été caractérisé par les méthodes spectroscopiques (UV et IR) et morphologiques (AFM). On note que pour la bicouche (PolyTTF-Pyr/ZnO) dont l’oxyde de Zinc est déposé pendant une durée de 50 S, une évaluation de gap énergétique par UV-Vis a révélé un résultat très promoteur en comparaison avec à celui de la couche ZnO pure, témoignant le grand intérêt de ce type de matériau hybride Note de contenu : SOMMAIRE Introduction générale ......................................................................................................... 01 Chapitre I : Etude bibliographique Partie organique I I. Le Tétrathiafulvalène (TTF) – Bref historique ........................................................... 03 I.1.Premiers développements .............................................................................................. 04 I.1.1 Les matériaux organiques conducteurs à base de TTF .............................................. 05 a) Les complexes de transfert de charge (CTC) ......................................................... 05 b) Les sels d’ions radicaux (SIR) ............................................................................... 06 I.1.2 Nouvelle application du noyau TTF .......................................................................... 07 I.2 Le pyrrole ...................................................................................................................... 08 Généralités ............................................................................................................................ 08 I.2.1 Synthèses d’hétérocycles pyrroliques ....................................................................... 09 I.2.2 Choix du poly pyrrole ............................................................................................... 10 a) polymère conducteur électronique ....................................................................... 10 b) Mécanisme d’électro polymérisation du pyrrole ................................................. 11 Références bibliographiques ............................................................................................. 13 Partie inorganique II Introduction ........................................................................................................................ 16 I.2.1 L’oxyde de zinc ......................................................................................................... 16 I.2.1.a Propriétés cristallographiques ............................................................................ 16 I.2.1.b Propriétés électriques ......................................................................................... 17 I.2.1.c Propriétés optiques ............................................................................................. 17 I.2.2 Applications de l’oxyde de zinc en couches minces ................................................... 17 I.2.3 Les techniques d’élaboration de couches minces ........................................................ 18 I.2.4 Principe d’électrodéposition ........................................................................................ 19 I.2.5 Nucléation et croissance électrochimique ................................................................... 21 I.2.5.a Nucléation ........................................................................................................ 21 I.2.5.b Croissance ........................................................................................................ 21 a) Croissance 2D ou Frank-van Der Merwe .......................................................... 21 b) Croissance 3D ou Volmer-Weber ....................................................................... 22 c) Croissance mixte ou Stranski-Krastanov ............................................................ 22 Références bibliographiques ............................................................................................. 23 Chapitre II : Résultats et discussions II.1 Electrodéposition de la couche acceptrice inorganique ZnO (de type n) .............. 25 II.1.1 Dispositifs expérimentale ........................................................................................ 25 II.1.1.a Cellule électrochimique .................................................................................... 25 II.1.1.b Les électrodes .................................................................................................... 25 1) Electrode de travail (ET) ..................................................................................... 25 2) Electrode de référence (ER) ................................................................................ 26 3) La contre électrode (CE) ..................................................................................... 26 II.1.1.c Le bain d’électrodéposition de l’oxyde de zinc ................................................ 27 II.1.2 Etude électrochimique ............................................................................................ 27 II.1.2.a Voltampérométrie cyclique (VC) ................................................................. 27 II.1.2.b Chronoampérométrie ..................................................................................... 30 II.1.3 Caractérisations morphologiques par AFM ............................................................... 31 II.1.4 Caractérisation optique par UV-Vis ......................................................................... 33 II.2 Electrodéposition de la couche donneur organique TTF-Pyr de type p ................ 35 II.2.1 Synthèse du précurseur TTF porteur de groupement pyrrolique .............................. 35 II.2.2 Préparation du TTF – porteur de Pyrrole .................................................................. 35 II.2.3 Caractérisation des composés 1et 2 .......................................................................... 35 a) caractérisation par chromatographie sur couche mince (CCM) ......................... 36 b) Spectroscopie infrarouge (IR) ............................................................................. 36 c) Étude des spectres ultraviolets visibles (UV-Vis) ............................................... 38 II.2.4 Elaboration des couches minces à base de TTF-pyrole ............................................. 39 II.3 Elaboration et caractérisation des bicouches mixtes à hétérojonction ZnO/TTF-Pyr ............................................................................................................. 41 II.3.1 Electrodéposition de la couche organique TTF-Pyr sur la couche mince ZnO ......... 41 II.3.2 Caractérisation par Spectroscopie infrarouge (IR) ................................................... 42 II.3.3 Caractérisations morphologiques par AFM .............................................................. 43 II.3.4 Caractérisation optique par UV-Vis .......................................................................... 44 Conclusion ........................................................................................................................... 46 Références bibliographiques ............................................................................................. 47 Conclusion générale ........................................................................................................... 48 Côte titre : MACH/0060

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MACH/0060	MACH/0060	Mémoire	Bibliothéque des sciences	Français	Disponible Disponible

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