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Auteur Herbaji Mohamed ,Amine |
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Electrodéposition des couches minces de ZnO pures et dopées par des ions étain et étude de leurs propriétées physiques, optiques et électriques / Herbaji Mohamed ,Amine
Titre : Electrodéposition des couches minces de ZnO pures et dopées par des ions étain et étude de leurs propriétées physiques, optiques et électriques Type de document : texte imprimé Auteurs : Herbaji Mohamed ,Amine, Auteur ; Berchi ,Abderrahmane, Directeur de thèse Editeur : Setif:UFA Année de publication : 2019 Importance : 1 vol (59 f .) Format : 29 cm Langues : Français (fre) Catégories : Thèses & Mémoires:Physique Mots-clés : Physique Index. décimale : 530 Physique Résumé :
L’objectif de ce mémoire est concentré sur l’élaboration de couches minces de ZnO nanoparticulaire par voie électrochimique selon la technique : la voltamperometrie cyclique sur verre conducteur FTO et leurs dopage par des ions Sn4+ en vue d’amélioration de leurs propriétés optiques et électriques et ceci pour un usage ultérieur dans les CSSC (cellules solaires sensibilisées par des colorants).
Les résultats de l’électrodéposition nous ont permis de voir qu’il est possible d’obtenir des films minces de ZnO aussi bien par voltamperometrie cyclique à balayage récurent. Elle nous donne information que le processus de déposition est un processus électrochimique chimique. Cependant la technique utilisée affecte les caractéristiques physiques, optiques et électriques des dépôts.
La composition du bain qui englobe le choix des précurseurs aussi bien que la gamme de concentration est un élément crucial pour la formation des dépôts.
L’analyse des dépôts par DRX a permis de confirmer la formation de ZnO avec une structure hexagonale de type wurtzite. Il a été montré que notre conditions expérimentaux favorisent l’orientation préférentielles selon le plan 002. la formule de Scherrer a d’estimer la tailles des cristallites de nos couches qui ont un ordre de 270 nanomètre.
Le dopage de ZnO par des ions Sn4+ n’affect pas la structure hexagonale de notre oxyde en augmentant la concentration des ions dopants la taille des cristallites croit jusqu’au 860 nm.
L’étude morphologique par MEB a montré qu’ils présentent des nanostructures sous formes de nanobatonnêts de section hexagonales avec une certaine compacité des couches.
A partir de la caractérisation optique par spectrophotométrie UV-visible, on constate qu’il y a une diminution de la transmission optique dans les couches dopées (2%, 4%, 6%) varie entre 50% à 30% en comparant à celle du ZnO non dopées 70%. La détermination du gap optique à partir de la relation de Tauc montre une diminution de la valeur de l’énergie de la bande interdite de 3.4 eV pour le ZnO non dopé et de 3.25 eV pour le ZnO dopé au (Sn4+).
Conclusion
54
Notons que le photocourant généré correspondant à la couche dopé 4% dépasse les 500 μA/cm².
Les mesures électriques par effet Hall de nos échantillons ont montré que les couches minces de ZnO non dopées et dopées présentent une conductivité électrique de type n. On peut noter que la résistivité électrique augment d’un ordre de grandeur lorsqu’on passe de ZnO non dopé à ZnO dopé par les ions Sn4+ pour des concentrations inférieures ou égales à 6%, Les meilleures valeurs de la résistivité électrique sont de l’ordre de 1.21 10-4 Ω.cm obtenu pour 8% Sn.
Ces caractéristiques confèrent a choisie un bon élement de dopage pour des meilleurs performances que les films non dopés font de bons candidats pour un usage ultérieur comme TCO dans les cellules solaires sensibilisées par les colorants.Note de contenu :
Sommaire
Liste des figures ........................................................................................................................................ I
Liste des tableaux ................................................................................................................................... III
Introduction générale .............................................................................................................................. 1
Chapitre I ................................................................................................................................................. 3
I.1. Synthèse bibliographique : ............................................................................................................ 3
I.2.Définitions : .................................................................................................................................... 5
I.2.1. Les matériaux :....................................................................................................................... 5
I.2.2. Les semi-conducteurs [8] : ..................................................................................................... 5
I.2.3. Les couches minces : .............................................................................................................. 5
I.2.4. Oxydes transparents et conducteurs (TCOs) : ....................................................................... 6
I.3. L’oxyde de zinc : ............................................................................................................................ 6
I.3.1. Les Propriétés du ZnO : .......................................................................................................... 6
I.3.2. Applications des couches minces ZnO : .................................................................................. 9
I.4. Techniques de dépôt des couches minces : ................................................................................ 11
I.5. Electrodéposition des nanostructures : ...................................................................................... 12
I.5.1 Principe et mécanisme de l’électrodéposition : .................................................................... 12
I.5.2. Paramètre influençant le processus d’électrodéposition : .................................................. 12
Références bibliographiques ................................................................................................................. 15
Chapitre II .............................................................................................................................................. 17
II.1 Elaboration des dépôts : .............................................................................................................. 18
II .1.1.Dispositif expérimental : ..................................................................................................... 18
II.2 Techniques de caractérisation :................................................................................................... 19
II.2.1 Caractérisations électrochimiques: ...................................................................................... 19
II.2.2 caractérisation optique (Spectroscopie UV-Visible) : ........................................................... 22
II.2.3 caractérisation structural (Diffraction des rayons x) : .......................................................... 23
II.2.4 Caractérisation électriques (l’effet Hall) :............................................................................. 25
I.2.5 caractérisation morphologique(Microscopie électronique à balayage (MEB) couplé à l’analyse dispersive des rayons X (EDX)) : ..................................................................................... 26
II.3 Protocole expérimental : ............................................................................................................. 27
II.3.1 Préparation de substrat: ....................................................................................................... 27
SOMMAIRE
V
II.3.2 Préparation de solution : ...................................................................................................... 27
Références bibliographiques ................................................................................................................. 29
CHAPITRE III ........................................................................................................................................... 30
III.1. Elaboration de couches minces de ZnO pures et dopées sur verre conducteur FTO : ............ 30
III.2 Caractérisation structurale des dépôts de ZnO purs et dopés à l’étain par diffraction de Rayons X : ....................................................................................................................................................... 33
III.3 Caractérisations morphologiques par microscopie électronique à balayage (MEB) : ............... 40
III.4 Caractérisation optique des couches minces de ZnO non dopé et ceux dopés à l’étain : ....... 42
III.5: Etude des propriétés photoélectrochimiques des dépôts du ZnO et ZnO dopé à l’étain : ....... 47
III.6 Propriétés électriques : .............................................................................................................. 49
Références bibliographiques ................................................................................................................. 51
Conclusion .............................................................................................................................................Côte titre : MAPH/0360 En ligne : https://drive.google.com/file/d/10f_mlXR4FkimyMHFL0KVfNuHHZjspnFU/view?usp=shari [...] Electrodéposition des couches minces de ZnO pures et dopées par des ions étain et étude de leurs propriétées physiques, optiques et électriques [texte imprimé] / Herbaji Mohamed ,Amine, Auteur ; Berchi ,Abderrahmane, Directeur de thèse . - [S.l.] : Setif:UFA, 2019 . - 1 vol (59 f .) ; 29 cm.
Langues : Français (fre)
Catégories : Thèses & Mémoires:Physique Mots-clés : Physique Index. décimale : 530 Physique Résumé :
L’objectif de ce mémoire est concentré sur l’élaboration de couches minces de ZnO nanoparticulaire par voie électrochimique selon la technique : la voltamperometrie cyclique sur verre conducteur FTO et leurs dopage par des ions Sn4+ en vue d’amélioration de leurs propriétés optiques et électriques et ceci pour un usage ultérieur dans les CSSC (cellules solaires sensibilisées par des colorants).
Les résultats de l’électrodéposition nous ont permis de voir qu’il est possible d’obtenir des films minces de ZnO aussi bien par voltamperometrie cyclique à balayage récurent. Elle nous donne information que le processus de déposition est un processus électrochimique chimique. Cependant la technique utilisée affecte les caractéristiques physiques, optiques et électriques des dépôts.
La composition du bain qui englobe le choix des précurseurs aussi bien que la gamme de concentration est un élément crucial pour la formation des dépôts.
L’analyse des dépôts par DRX a permis de confirmer la formation de ZnO avec une structure hexagonale de type wurtzite. Il a été montré que notre conditions expérimentaux favorisent l’orientation préférentielles selon le plan 002. la formule de Scherrer a d’estimer la tailles des cristallites de nos couches qui ont un ordre de 270 nanomètre.
Le dopage de ZnO par des ions Sn4+ n’affect pas la structure hexagonale de notre oxyde en augmentant la concentration des ions dopants la taille des cristallites croit jusqu’au 860 nm.
L’étude morphologique par MEB a montré qu’ils présentent des nanostructures sous formes de nanobatonnêts de section hexagonales avec une certaine compacité des couches.
A partir de la caractérisation optique par spectrophotométrie UV-visible, on constate qu’il y a une diminution de la transmission optique dans les couches dopées (2%, 4%, 6%) varie entre 50% à 30% en comparant à celle du ZnO non dopées 70%. La détermination du gap optique à partir de la relation de Tauc montre une diminution de la valeur de l’énergie de la bande interdite de 3.4 eV pour le ZnO non dopé et de 3.25 eV pour le ZnO dopé au (Sn4+).
Conclusion
54
Notons que le photocourant généré correspondant à la couche dopé 4% dépasse les 500 μA/cm².
Les mesures électriques par effet Hall de nos échantillons ont montré que les couches minces de ZnO non dopées et dopées présentent une conductivité électrique de type n. On peut noter que la résistivité électrique augment d’un ordre de grandeur lorsqu’on passe de ZnO non dopé à ZnO dopé par les ions Sn4+ pour des concentrations inférieures ou égales à 6%, Les meilleures valeurs de la résistivité électrique sont de l’ordre de 1.21 10-4 Ω.cm obtenu pour 8% Sn.
Ces caractéristiques confèrent a choisie un bon élement de dopage pour des meilleurs performances que les films non dopés font de bons candidats pour un usage ultérieur comme TCO dans les cellules solaires sensibilisées par les colorants.Note de contenu :
Sommaire
Liste des figures ........................................................................................................................................ I
Liste des tableaux ................................................................................................................................... III
Introduction générale .............................................................................................................................. 1
Chapitre I ................................................................................................................................................. 3
I.1. Synthèse bibliographique : ............................................................................................................ 3
I.2.Définitions : .................................................................................................................................... 5
I.2.1. Les matériaux :....................................................................................................................... 5
I.2.2. Les semi-conducteurs [8] : ..................................................................................................... 5
I.2.3. Les couches minces : .............................................................................................................. 5
I.2.4. Oxydes transparents et conducteurs (TCOs) : ....................................................................... 6
I.3. L’oxyde de zinc : ............................................................................................................................ 6
I.3.1. Les Propriétés du ZnO : .......................................................................................................... 6
I.3.2. Applications des couches minces ZnO : .................................................................................. 9
I.4. Techniques de dépôt des couches minces : ................................................................................ 11
I.5. Electrodéposition des nanostructures : ...................................................................................... 12
I.5.1 Principe et mécanisme de l’électrodéposition : .................................................................... 12
I.5.2. Paramètre influençant le processus d’électrodéposition : .................................................. 12
Références bibliographiques ................................................................................................................. 15
Chapitre II .............................................................................................................................................. 17
II.1 Elaboration des dépôts : .............................................................................................................. 18
II .1.1.Dispositif expérimental : ..................................................................................................... 18
II.2 Techniques de caractérisation :................................................................................................... 19
II.2.1 Caractérisations électrochimiques: ...................................................................................... 19
II.2.2 caractérisation optique (Spectroscopie UV-Visible) : ........................................................... 22
II.2.3 caractérisation structural (Diffraction des rayons x) : .......................................................... 23
II.2.4 Caractérisation électriques (l’effet Hall) :............................................................................. 25
I.2.5 caractérisation morphologique(Microscopie électronique à balayage (MEB) couplé à l’analyse dispersive des rayons X (EDX)) : ..................................................................................... 26
II.3 Protocole expérimental : ............................................................................................................. 27
II.3.1 Préparation de substrat: ....................................................................................................... 27
SOMMAIRE
V
II.3.2 Préparation de solution : ...................................................................................................... 27
Références bibliographiques ................................................................................................................. 29
CHAPITRE III ........................................................................................................................................... 30
III.1. Elaboration de couches minces de ZnO pures et dopées sur verre conducteur FTO : ............ 30
III.2 Caractérisation structurale des dépôts de ZnO purs et dopés à l’étain par diffraction de Rayons X : ....................................................................................................................................................... 33
III.3 Caractérisations morphologiques par microscopie électronique à balayage (MEB) : ............... 40
III.4 Caractérisation optique des couches minces de ZnO non dopé et ceux dopés à l’étain : ....... 42
III.5: Etude des propriétés photoélectrochimiques des dépôts du ZnO et ZnO dopé à l’étain : ....... 47
III.6 Propriétés électriques : .............................................................................................................. 49
Références bibliographiques ................................................................................................................. 51
Conclusion .............................................................................................................................................Côte titre : MAPH/0360 En ligne : https://drive.google.com/file/d/10f_mlXR4FkimyMHFL0KVfNuHHZjspnFU/view?usp=shari [...] Exemplaires (1)
Code-barres Cote Support Localisation Section Disponibilité MAPH/0360 MAPH/0360 Mémoire Bibliothéque des sciences Français Disponible
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