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Propriétés physico-chimiques des couches minces de l’oxyde de titane. Effet de la concentration

Auteur : Heider DEHDOUH
Année : 2009
Domaine : Physique
Type : Mémoire de magister
Etablissement : Université de Constantine 1
Résumé en PDF : (résumé en pdf)
Fulltext en PDF : (.pdf)
Mots clés : TiO2, Couches Minces dopées Ni, sol-gel, anatase, Brookite, épaisseurs des couches, Propriétés électriques.

Résumé :

Dans ce travail, nous nous intéressons à l’élaboration et la caractérisation des couchesminces de TiO2 dopées au nickel et déposées sur différents substrats (en aluminium, verre et ITO). Les couches minces ont été obtenues par voie sol–gel. La solution de trempage est àbase de tétrabutyl–orthotitanate Ti (OC2H5)4 et dopée au nickel. L’évolution des propriétés optiques, structurales, morphologiques et électriques desfilms a été étudiée en fonction des paramètres de dépôt (températures de recuit, temps demaintient,…), pour cela, nous avons utilisé les techniques d’investigation suivantes : DSC,Spectroscopie optique UV-visible, DRX, Microscope électronique à balayage (MEB),techniques des deux pointes et quatre pointes. L’analyse calorimétrique différentielle (DSC) montre que La cristallisation de la poudredu TiO2 est à partir de 370 °C pour les échantillons à 2% de Ni, et 390 °C pour leséchantillons à 5% de Ni. Nous constatons aussi la formation de la phase cristalline du TiO2 sur les substrats d’aluminium. Ainsi, l'analyse quantitative EDX nous confirme la présencede l'oxyde de titane. L’analyse par diffraction X des couches minces élaborées des états dopés pour les deuxconcentrations du nickel montre que les couches minces se cristallisent dans la structureanatase. Nous notons une évolution des intensités des différents pics de diffraction enfonction de l’augmentation de l’épaisseur, du pourcentage de dopant et de la température derecuit. Nous observons l’apparition d’autres raies de diffraction de TiO2 correspond à laphase anatase et la disparition d’autres pics. Nous avons observé également que les films deTiO2 dopés à 5% en Ni possèdent des pics plus intenses que ceux dopés à 2% de Ni et nondopés. Nous constatons, d’une part la diminution de la taille des grains et la disparition de laphase brookite et d’autre part le décalage des pics de diffraction vers les grands angles. Nous remarquons que la transmittance des couches minces dopées décroit de 90%jusqu’à 50% et le gap calculé de celles-ci diminue considérablement par rapport à l’état nondopé. Nous pouvons conclure que les couches minces obtenues se comportent comme unsemi conducteur de type n et que l’énergie d’activation diminue lorsque l’épaisseur augmente.