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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