| Titre : | Effet du dopage par l'azote sur les propriétés des films minces de dioxyde de titane préparés par procédé sol gel (spin coating) |
| Auteurs : | Hanane Meddas, 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, 2020 |
| Format : | 1 vol. (71 p.) / couv. ill. en coul / 30cm |
| Langues: | Français |
| Mots-clés: | Mots clés : Couches minces,oxyde de titane,sol-gel (spincoating),Azote,dopage. |
| Résumé : |
Dans ce travail nous avons déposés des couches minces d‟oxyde de titane non dopées et dopées par l‟Azote (0% et 10 %), sur des substrats du verre par la méthode de sol gel (sping-coating). Les films ont été obtenus à partir des solutions de tétra-isopropoxide de titane dissous dans un mélange de l‟éthanol, l‟acétylacétone et le Chlorure d‟ammonium comme source de dopant. Les échantillons ont été analysés par la diffraction des rayons X (DRX) et la spectroscopie UV-Visible (UV-Vis). Les résultats obtenus par la DRX ont montrés que les films préparés ont une structure tétragonale de type anatase. L‟orientation préférentielle est (101) et la taille des grains varie entre 29.54 nm et 16.96 nm. Les spectres d‟UV-Vis ont indiqué que la transmittance moyenne des films dans le visible est de l‟ordre 90 %, et le gap de l‟ordre 3.7 eV. Ainsi que l‟énergie d‟urbach varié entre 1.45 *10-1eV et 1.59*10-1eV. |
| Sommaire : |
Introduction générale ……………………………………………...…....……….………….. ………………………………………. 1 Références ……………………………………………………………………………………. 3 Chapitre I : Généralités sur l’oxyde de titane I.1 Les oxydes transparents et conducteurs …………………………………………………………4 I.2. Dioxyde de titane ………………………………………………………………………………… 5 I.2.1.définition …………………………………………………………………………………………. 5 I.2.2.Propriétés structurales …………………………………………………………………………… 5 I.2.2.1. La phase rutile …………………………………………………………………………. 7 I.2.2.2 .Phase anatase ...............................................................8 I.2.2.3. Phase brookite …………………………………………………………………………. 9 I.2.3. propriété optique ………………………………………………………………………………10 I.2.4.Propriétés électriques ………………………………………………………………………… 11 I.2.5 .Propriétés électroniques ………………………………………………………………………. 11 I.3. Les semi-conducteurs …………………………………………………………………………. 12 I.3.1. Types de semi-conducteurs …………………………………………………………………… 13 I.3.1.1 Semi-conducteur intrinsèque ………………………………………………………….. 13 I.3.1.2 Semi-conducteur extrinsèque ………………………………………………………….. 13 I.4. Dopage de Semi-conducteurs ………………………………………………………………… 13 I.4.1 Dopage de type n ……………………………………………………………………………… 13 I.4.2 Dopage de type p ……………………………………………………………………………… 14 I.5.Le dopage du dioxyde de titane ………………………………………………………………… 14 I.5.1. Dopage cationique avec métaux de transition ………………………………………………..... 15 I.5.2. Dopage anionique avec les non métaux ………………………………………………………. 15 I.6.le dopage par l’azote ……………………………………………………………………………. 16 I.7. Aplication de TiO2 ……………………………………………………………………………… 17 I.7.1 Photocatalyse …………………………………………………………………………………… 17 I.7.2 Les cellules solaires à colorant ………………………………………………………………… 19 I.7.3 Application dans l‟optique : Guides d‟ondes …………………………………………………. 20 Référence ………………………………………………………………………………………….. 21 Chapitre II : Sol gel et les techniques de caractérisation II.1. Les couche mince……………………………………………………………………………24 II.1.1.Etapes de formation et croissance d‟une couche mince ………………………………………25 II.1.2.Classification et mécanisme de formation d'une couche mince ………………………………25 II.1.3.Procédure de dépôt des couches minces ……………………………………………………….26 II. 2.Techniques de déposition des couches minces………………………………………………..27 II.2.1. Méthode sol gel ……………………………………………………………………………….28 II.2.2. Les étapes de la préparation sol-gel …………………………………………………………...30 II.2.3. Les précurseurs…………………………………………………………………………………31 II.2.3.1 Voie inorganique (minérale ou colloïdale)……………………………………………31 II.2.3.2 Voie métallo-organique ou polymérique……………………………………………..31 II.2.4.Réactions chimiques …………………………………………………………………………….32 II.2.4.1.L‟hydrolyse……………………………………………………………………………32 II.2.4.2.La condensation……………………………………………………………………….33 II.2.4.2.1.L‟alcoxolation………………………………………………………………..33 II.2.4.2.2.L‟oxolation……………………………………………………………….34 II.2.4.3La polycondensation………………………………………………………………..35 II.2.5. La transition sol-gel…………………………………………………………………………..36 II.2.6. Paramètres influant sur les cinétiques de réaction……………………………………………37 II.2.6.1.L‟influence de la température………………………………………………………...37 II.2.6.2.Le choix du précurseur et la concentration…………………………………………...37 II.2.6.3.Le solvant …………………………………………………………………………….38 II.2.6.4.Le pH du sol (choix du catalyseur)…………………………………………………...38 II.2.7. Dépôt en couches minces…………………………………………………………………….39 II.2.7.1. Centrifugation «Spin-coating»……………………………………………………...39 II.2.7.2. Trempage-retrait «Dip-coating»…………………………………………………….40 II.2.8. Traitement des couches minces……………………………………………………………….40 II.2.8.1. Le séchage de la couche déposée……………………………………………………40 II.2.8.2. Recuit………………………………………………………………………………..41 II.2.9. Avantages de la technique sol-gel……………………………………………………………..42 II.2.10. Les limites du procédé sol gel ……………………………………………………………….43 II.2.11. Les applications de la technique sol-gel………………………………………………………43 II.3. Les techniques de caractérisation………………………………………………………………43 II.3.1. Diffraction des rayons X………………………………………………………………………..44 II.3.1.1. Détermination de la taille des grains et des contraintes………………………………..45 II.3.1.2. La déformation…………………………………………………………………………46 II.3.2. La spectrophotométrie UV-Visible……………………………………………………………..47 II.3.2.1. Mesure de l‟épaisseur…………………………………………………………………..48 II.3.2.2. Détermination de la largeur de la bande interdite (le gap)……………………………..49 II.3.2.3. Détermination de l‟énergie d‟Urbach………………………………………………….50 Références……………………………………………………………………………………………52 CHAPITRE III : RESULTATS ET DISCUSSIONS III.1. Procédures expérimentales…………………………………………………………...56 III.1.1. Préparation de la solution……………………………………………………………………56 III.1.2. Préparation des substrats……………………………………………………………………56 III.1.2.1. Choix des substrats…………………………………………………………………56 III.1.2.2. Nettoyage des substrats……………………………………………………………….57 III.1.3. Conditions expérimentales……………………………………………………………….. …..57 III.1.4. Déposition des couches minces…………………………………………………………….58 III.1.5. Traitement thermique………………………………………………………………………..58 III.1.5.1. Séchage des couches minces………………………………………………………….58 III.1.5.2. Recuit des couches minces…………………………………………………………58 III.2.Résultats et discussions…………………………………………………………………………59 III.2.1.L‟adhérence et l‟épaisseur des couches minces de TiO2……………………………………….59 III.2.2. Caractérisation structurale……………………………………………………………………..60 III.2.2.1. Diffraction des rayons X………………………………………………………………60 III.2.1.2. La taille des grains (D)………………………………………………………………63 III.2.1.3. Les paramètres de maille……………………………………………………...65 III.2.3.Caractérisation optique…………………………………………………………………………66 III.2.3.1. Spectres de transmittance……………………………………………………………..66 III.2.3.2.L'énergie de gap (Eg)………………………………………………………………….67 III.2.3.3.L‟énergie d‟Urbach…………………………………………………………………...67 Références…………………………………………………………………………………………….69 Conclusion générale…………………………………………………………………………………..71 |
Disponibilité (1)
| Cote | Support | Localisation | Statut |
|---|---|---|---|
| MPHY/550 | Mémoire master | bibliothèque sciences exactes | Consultable |
