Titre : | Dopage et caractérisation des couches minces d’oxyde de Titane(TiO2) élaborées par voie sol-gel : L'effet du taux de chlorure d'Aluminium |
Auteurs : | Asma Taklit, Auteur ; Hanane Saidi, Directeur de thèse |
Type de document : | Monographie imprimée |
Editeur : | Biskra [Algérie] : Faculté des Sciences Exactes et des Sciences de la Nature et de la Vie, Université Mohamed Khider, 2018 |
Format : | 1 vol. (62 p.) / 30 cm |
Langues: | Français |
Mots-clés: | Tio2 : Al,couches mince,sol gel |
Résumé : |
Au cours de ce travail nous avons préparé et déposé les couches minces d’oxyde de titane dopé par l’aluminium (Tio2 : Al) a défirent taux de dopage entre 1% jusqu’à 5% par la procédure sol gel. Les échantions ont été caractérisés par la diffraction de rayons X (DRX), la spectroscopie UV-VISIBLE et la méthode quatre points. Pour les résultats de DRX montrent que les films ont été cristallisés selon la phase anatase avec une orientation préférentielle vers le plan (101), la taille des grains varié de 14 nm jusqu’à 18nm la transmittance prend une valeur maximale 90%. La caractérisation électrique montre que la résistivité électrique démunie au cours de l’augmentation de dopage. |
Sommaire : |
Sommaire Dédicas………………………………………………………………………………………………………………………………………….…… i Remerciement…………………………………………………………………………………………………………………………………… ii Sommaire00000…………………………………………………………………………………………………………………………….. i i i Introduction générale………………………………………………………………………………………………………………….……01 Chapitre I : le dioxyde de titane et l’Aluminium un élément de dopage...............................................03 I-1-Le dioxyde de titane………………………………………………………………………………………………………………….…04 I-1-1historique …………………………………………………………………………………………………..……………………….…...04 I-1-2détermination………………………………………………………………………………………………………………..……...….04 I-1-3- Propriétés de l’oxyde de titane TiO2 en couche mince ………………………………………......................05 I.1-3-1- Propriétés électroniques de TiO2 …….………………………………..………………………………………….……..05 I-1-3-2-Propriétés optiques de TiO2 …………………………………………………………………………….………………..….05 I-1-3-3-Propriétés électriques…………………….……………………………………………….……………………………..…….06 I-1-4-Les différents formes d`oxyde de titane ……………………………………..………………………………………..….06 I-1-5-Les différents phases de TiO2…………………………………………..……………………………………………………..…06 I-1-5-1-La phase rutile …………………………………………….…………………………………………………………………..…...06 I-1-5-2-La phase anatase ………………………………………………………………………………………………….…..07 I-1-5-3-La phase brookite …………………………………………………………….……………………………………………………08 I-1-6-Diagramme d'équilibre de Ti-O ………………………………….…………….………………………………………..…….10 I-1-7-Types de défauts et leurs mobilités ………………………………………………..………………………………………..10 I-1-8-Les applications du dioxyde de titane ………………………………….……………………………………………………11 I-1-8-1-Photocatalyse hétérogène ………………………………………………………………….…………………………………11 I-1-8-2- les cellules solaires à colorant……………………………………………….………………………………………………12 I-1-8-3-Capteur de gaz ………………………………………………………………………………………………………………………13 I-1-9- Aluminium ……………………………………………………………………………….…………………………………….……….14 I-1-10-Dopage de semi-conducteur ………………………………………………………………………………………….……….14 I-1-11-Dopage du dioxyde de titane ……………………………………………………………………….…………………………15 I-1-11-1-Dopage cationique ……………………………………………………………………..……………………………………….15 I-1-11-2-Dopage anionique ………………………………………………………………………………………………………….…...16 Chapitre II : Les oxydes transparents conducteurs , les techniques d’élaboration et caractérisation d ‘une couche mince……………………………………………..………………………………………………………………..…………17 iv II.1. Introduction ............................................................................... 18 II-2-Les oxydes transparents et conducteurs (OTC) ………………………………………………………………………………..18 II-3-Propriétés des oxydes transparents conducteur………………………………………………………………………………19 II-4- Définition d'une couche mince……………………………………………………………………………………………………..…19 II-5-Bref historique sur l’application des couches minces………………………………………………………………………..20 II-6-Les différentes techniques de dépôt des couches minces………………………………………………………………..20 II-7-Methode sol-gel ……………………………………………………………………………………………………………………………..21 II-7-1-Introduction ………………………………………………………………………………………………………………………………..21 II-7-2-Sol-gel …………………………………………………………………………………………………………………………………………21 II-7-2-1- Les précurseurs ……………………………………………………………………………………………………………………22 II-7-2-2- . Réaction en phase liquide……………………………………………………………………………………………………...23 II-7-2-3- Les mécanismes réactifs et non réactifs ………………………………………………………………………………….24 II-7-2-3-1- L’hydrolyse ………………………………………………………………………………………………………………………….24 II-7-2-3-2- La polymérisation…………………………………………………………………………………………………………………25 II-7-2-4-La polycondensation……………………………………………………………………………………………………………..25 II-7-2-4-1-L’alcoxolation ………………………………………………………………………………………… …………………………25 II-7-2-4-2-L’oxolation ………………………………………………………………………………………………………………………..…25 II-7-2-5-Formation du gel……………………………………………………………………………………………………………………..25 II-7-2-5-1-La gélification ……………………………………………………………………………………………………………………...25 II-7-2-5-2-La synérèse ……………………………………………………………………………………………………………………..….26 II-7-2-6-Méthodes de dépôt des couches minces par voie sol-gel ……………………………………………………….27 II-7-2-6-1-Dépôt en couches minces ……………………………………………………………………………………………………27 II-7-2-6-2-Centrifugation « Spin-coating » …………………………………………………………………………………………..27 II-7-2-6-3-Trempage-retrait « Dip-coating » ……………………………………………………………………………………….28 II-7-2-7-Les avantage et les inconvénients et Les limites du procède sol-gel ……………………………………...28 II-7-2-7-1-Les avantages du procédé sol-gel ……………………………………………………………………………………….28 v II-7-2-7-2- Les inconvénients du procédé sol-gel ………………………………………………………………………………..28 II-7-2-7-3-Les limites du procédé sol gel …………………………………………………………………………………………….29 II-8-Méthodes de caractérisation des couches minces …………………………………………………………………..….29 II-8-1-Diffractométrie des rayons X (DRX) ………………………………………………………………………………………....29 II-8-2-Spectroscopie UV-Visible …………………………………………………………………………………………………………31 II-8-3-La méthode des deux pointes (coplanaire) ……………………………………………………………………………...34 II-8-4-La méthode des quatre pointes ……………………………………………………………………………………………….35 Chapitre III : Procédures expérimentales , résultats et discussions …………………………………….……………..36 III-1- Les solutions utilisées dans le dépôt ………………………………………………………………………………………….37 III-1-1 Le précurseur …………………………………………………………………………………………………………………………..37 III-1-2-Le solvant………………………………………………………………………………………………………………………………..38 III-1-3-La source de dopants ………………………………………………………………………………………………………………38 III-1-4-Le catalyseur…………………………………………………………………………………………………………….……………..39 III-2-Préparation de la solution de dépôt……………………………………………………………………………………………40 III-3- Les substrats ……………………………………………………………………………………………………………………………..40 III-3-1- Choix des substrats ………………………………………………………………………………………………………….…….40 III-3-2- Nettoyage des substrats…………………………………………………………………………………………………………41 III-4- Dépôt des couches minces ……………………………………………………………………………………………….………41 III-4.1- Montage expérimentale ………………………………………………………………………………………………………..41 III-4-2- Traitement thermique ……………………………………………………………..……………………………………………42 III-4-2-1- Le séchage des couches minces ……………………………………………………………………………….…………42 III-4-2-2- Recuit des couches minces ………………………………………………………………………………………………...43 III-5-Caractérisation des couches minces de TiO2 dopée à l’Aluminium…………………………………………….45 III-5-1-L’épaisseur des couches minces de TiO2 dopées aluminium……………………………………………………45 III-5-2- Caractérisation structurale……………………………………………………………………….………………….………..45 III-5-2-1 Taille des grains D………………………………………………………………………………………………………………..48 III-5-2-2-Déformation et densité de dislocations………………………………………………….…………………………….50 vi III-5-3- caractérisation optique………………………………………………………………………………………………….…….…51 III-5-3-1- spectre de transmittance……………………………………………………………………..………………………….….51 III.5.3.2- L’énergie de gap (Eg) et l ‘énergie d’Urbach (E00)……………………………………….……………...……….52 III-5-4- Caractérisation électrique……………………………………………………………………………………………………...53 Conclusion générale……………………………………………………………………………………………….………………..….55 Références bibliographique……………………………………………………………………………………….………..………57 Résumée ……………………………………………………………………………………………………………………………….…….63 |
Type de document : | Mémoire master |
Disponibilité (1)
Cote | Support | Localisation | Statut |
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MPHY/405 | Mémoire master | bibliothèque sciences exactes | Consultable |