Physique

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et

CHARACTERIZATION OF PIEZOELECTRIC CERAMICS OBTAINED BY SOLID METHOD

A. Mebrek, H. REZZAG, S. BOUCHOUCHA, A. Grid, A. TAABOUCHE, N. TOUATI  (2015)
Article de conférence

The purpose of this work is to investigate the structural properties of ceramics obtained by conventional solid method. The powders of composition (98 mol% ZnO + 2 mol% TiO2) were activated mechanically in a planetary ball mill for 180 min. The powders were compacted into pellets and sintered at temperature of 1100 ° C for 240 min.The microstructural transformations have been characterized by X-ray diffraction, Fourier transform FT-IR and Raman spectroscopy.The structure parameters namely: lattice parameter, micro strains, crystallite size and the relative proportions of the phases have been studied by the Rietveld refinement method using the MAUD program.The results of X-ray revealed that the sintering treatment ensured the presence of ZnO as a main phase and a trace of r-TiO2. It should also be noted the formation of a new phase Zn2TiO4 (spinel) as a secondary phase with low proportions. The slight increase in lattice parameters "a" and "c" of the existing phases compared to ISCD sheets was explained by distortion or presence of defects such as: dislocations. Raman spectroscopy and Fourier transform FT-IR confirmed the results of X-ray Obtained. Voir les détails

Mots clés : ZnO-TiO2 System, ceramic, Piezoelectric, Mechanical milling, Sintering, microstructure

Étude numérique du transfert de chaleur pendant le procédé de soudage par friction malaxage FSW

Moustafa BOUKRAA, Mouloud Aissani, Nacer TALA IGHIL, Mataoui amina  (2015)
Article de conférence

Dans ce travail, nous avons présenté une simulation numérique du transfert de chaleur pendant le procédé de soudage par friction malaxage FSW, effectuée sur des tôles d’aluminium Al 6061-T6. Les équations du problème instationnaire sont résolues par la méthode des éléments finis (MEF), dans le cadre d’une formulation Eulérienne que nous avons implanté sous le code COMSOL®. Nous considérons un système de coordonnées mobile lié à l’outil pour surmonter les difficultés de la modélisation de la source de chaleur. Les propriétés thermomécaniques du matériau sont supposées constantes pendant le procédé de soudage, pour cette première approche. Les résultats obtenus ont permis de déterminer le champ thermique et la valeur maximale de la température de la zone noyau du joint soudé. La distribution de la température au cours du procédé a été déterminée pour trois valeurs distinctes de la vitesse de rotation. Les résultats numériques obtenus montrent un accord acceptable avec les résultats de la littérature. Voir les détails

Mots clés : soudage par friction malaxage, transfert de chaleur, alliage d’Aluminium, COMSOL-Multiphisics.

Structural properties of ZnO thin films deposited by spin-coating method

T. KACEL, A. Boukerika, M. Hemmous, A. Ziouche  (2014)
Article de conférence

ZnO thin films are deposited on the glass substrates by sol–gel spin coating technique by varying the concentration of the sol. X-ray diffraction (XRD) and scanning electron microscopy (SEM) analysis were used to investigate the effect of sol concentration on the crystallinity and surface morphology of the films. X-ray diffraction showed that ZnO films were polycrystalline and have the hexagonal structure. The crystallites are preferentially oriented with (002) and the appearance of only (002) c-axis orientation for precursor concentration at 0.1 M. Voir les détails

Mots clés : ZnO, Thin films, sol-gel, concentration

Structural and optical properties of Ni doped ZnO thin films using sol–gel technique

T. KACEL, A. Boukerika, M. Hemmous, A. Ziouche  (2014)
Article de conférence

Development and characterization of ZnO thin films is of high interest because of its single electrical properties, optics which make it suitable for applications in different fields of technology, optics, electronics, photovoltaic, In this work, the spin coating sol–gel technique has been successfully used to deposit highly uniform and good adhesion of nanostructure thin films of ZnO doped with different Ni concentrations.0%, 1%, 3%, 5%, 7% and 9% on microscope glass substrates by spin coating technique. X-ray diffraction (XRD) revels that all samples have a polycrystalline in nature with hexagonal wurtzite structure. The structural parameters such as crystallite size, dislocation density and micro strain were calculated from XRD studies. UV-vis has shown that the films were highly transparent in the visible range (400–800 nm). Voir les détails

Mots clés : ZnO; Ni; thin films; XRD; UV-vis

Effects of annealing on the structural and optical properties of ZnO thin films synthesis by spin-conting

T. KACEL, A. Ziouche, A. Boukerika  (2013)
Article de conférence

Zinc oxide thin films were deposited on microscope glass substrate by spin-coating method,from a precursor solution containing zinc acetate dissolved in methanol. ZnO thin films were obtained after preheating the spin coated thin films at 300 °C for 3 min after each coating. The films, after the deposition of the 9-layer, were annealed in air at various temperatures of 400 °C, 500 °C and 600 °C for 2 h for complete oxidation. The structural and optical properties of ZnO films were characterized by X-ray diffraction (XRD), field emission scanning electron microscopy (FESEM), UV-visible and photoluminescence techniques in order to observe the influence of thermal annealing. XRD analysis revealed that the annealed ZnO thin films consist of single phase ZnO with wurtzite structure and show the c-axis grain orientation. Increasing annealing temperature increased the c-axis orientation and the crystallite size of the films. FESEM analysis of annealed thin films has shown a completely different surface morphology behavior. UV-vis has shown that the films were highly transparent with average transmission exceeding 80% in the visible range (400–800 nm). The measured optical band gap values of the ZnO thin films were around 3,24-3,28 eV. Photoluminescence spectra revealed the intensity of UV emission (NBE) increased with the annealing temperature. Voir les détails

Mots clés : Spin-coating, Zinc oxide, Annealing, optical properties

EFFECT OF SOL CONCENTRATION ON OPTICAL PROPOERTIES OF SOL-GEL THIN FILMS FOR PHOTONIC APPLICATIONS

M. Tazerout, A. Chelouche, S. Khodja, D. Djouadi, A. Aksas1, T. Touam  (2013)
Article de conférence

In this work, effect of zinc acetate concentration on ZnO thin films dip-coated on glass substrates has been investigated. As a starting material, zinc acetate dehydrate was dissolved in a mixture of ethanol and monoethanolamine solution with a sol concentration of 0.5, 0.6, 0.7, and 0.8 mol. L–1. The samples were characterized by X-Ray Diffraction (XRD) and the results clearly demonstrate that all the obtained films display a ZnO hexagonal wurtzite structure with a strong preferential orientation of the (002) direction. The thickness of the all samples was measured to be about of 350 nm by a Profilometer. The Roughness Mean Square (RMS) extracted from the Atomic Force Microscopy (AFM) images of the ZnO thin films surfaces show a small roughness value. It was estimated about of 6 nm for the thin film synthesised with a sol concentrationof 0.7M . The optical transmission spectra in the UV-Visible domains indicate transmission values greater than 70% for all of the deposited layers . They also show that increasing the concentration, the maximum transmission exceeds 90% for all layers and moves towards longer wavelengths. For concentrations of 0.5 and 0.6 M, the best transmission is in the visible region, while for concentration of 0.7 to 0.8 M, it is maximal in the IR one. We also find that the optical gap is dependent on the concentration. It has a maximum value for a concentration of 0.7M. Voir les détails

Mots clés : sol-gel, ZnO thin films, optical properties, Photonic applications

Elaboration et caractérisation des couches minces de ZnO dopés ou co-dopés. Application en optique et en photonique

Mohand TAZEROUT (En préparation)
Thèse de doctorat

L’oxyde de zinc (ZnO) est un semi-conducteur à large bande interdite (3,37 eV à la température ambiante) qui possède une importante énergie de liaison des excitons (60 meV). C’est un matériau piézoélectrique, transparent dans le visible possédant une mobilité électrique élevée et une forte luminescence à la température ambiante. Ces propriétés font de ZnO un bon candidat pour la fabrication de dispositifs optoélectroniques modernes telles que les diodes laser et les diodes émettrices de lumière et des dispositifs optoélectroniques fonctionnant dans le domaine spectral UV-visible (violette et bleue). En plus, Les couches minces de ZnO sont utilisées pour la fabrication des cellules solaires, des électrodes transparentes, des détecteurs de gaz, … etc.Le dopage de ZnO permet de moduler son diagramme énergétique en termes d’absorption et d’émission et induit un changement considérable de ses propriétés photoélectriques et optiques. Les métaux de transition ou des terres rares sont généralement utilisés comme principaux dopants. L’introduction des lanthanides dans le semi-conducteur de ZnO permet d’exalter la photoluminescence (PL) dans le domaine du visible.Le ZnO a été élaboré par diverses méthodes physiques (PVD, Ablation laser, épitaxie par jet moléculaire, pulvérisation cathdique) et chimiques qui incluent les méthodes en phase gazeuse (CVD, épitaxie à couche atomique (ALE)) et les techniques à solutions (spray pyrolyse et le sol-gel). Ces dernières méthodes, qui font partie de la chimie douce, emploient des solutions comme précurseurs. Dans le cadre de cette thèse, on s’intéresse à élaborer des couches minces de ZnO dopé ou co-dopé avec les éléments tels que l’argent, l’aluminium, l’azote….etc. Le semi-conducteur sera élaboré par le procédé sol-gel qui est une méthode moins couteuse, facile à mettre en œuvre, opérante à la température ambiante et ne nécessite pas de gros matériels. On cherche à optimiser les conditions d’élaboration et à déterminer les éléments de dopage ainsi que leurs concentrations optimales qui lui confèrent de meilleures propriétés physiques nécessaires pour des applications dans le domaine de l’optique et la photonique. Pour le dépôt des couches minces les techniques spin-coating et dip-coating seront utilisées. Pour une meilleure maitrise des paramètres expérimentaux, l’élaboration de ZnO se fera en tenant compte de plusieurs paramètres comme la vitesse de tirage, le nombre de couches, les températures du séchage et du recuit et, éventuellement de la concentration en élément dopant. Les propriétés physiques des matériaux élaborés seront étudiées en fonction des paramètres suscités. Nous étudierons les propriétés structurales, morphologiques et optiques des cristallites de ZnO en essayant à chaque fois de varier les paramètres expérimentaux pour avoir de meilleurs résultats. Voir les détails

Mots clés : sol-gel, Dip coating, couches minces, ZnO

ELABORATION DE COUCHES MINCES DE ZnO A FAIBLES PERTES OPTIQUES PAR PROCEDE SOL-GEL

Mohand TAZEROUT, Sebti Khodja, Fares Boudjouane, Mohamed Atoui, Azeddine Chelouche, Ilhem Hadjoub, Djamel Djouadi, Tahar Touam, Alexis Fischer, Azzedine Boudrioua  (2013)
Article de conférence

Des couches minces d’oxyde de zinc (ZnO) synthétisées par procédé sol-gel à partir de l’acétate de zinc dissous dans une solution d’éthanol avec des concentrations de 0.5M,0.6M, 0,7M et 0,8M ont été déposées par la méthode du trempage-retrait "dip-coating" sur des substrats en verre. Les propriétés structurales, morphologiques et optiques des couches minces ont été étudiées en utilisant la diffraction des rayons X (DRX), lamicroscopie à force atomique (AFM), la transmission optique et la spectroscopie des lignes de modes "m-lines". Les différents résultats obtenus montrent la présence de la phase hexagonale de ZnO avec une orientation préférentielle selon la direction (002 )pour tous les échantillons. Les spectres de transmission optique dans le domaine UV-visible indiquent des transmissions supérieures à 70% pour l’ensemble des couches déposées. Les guides d’ondes planaires élaborés sont monomodes et présentent des pertes optiques relativement faibles de 0,8 à 1,5 dB/cm comparées à celles rapportées dans la littérature. Voir les détails

Mots clés : sol-gel, Couches minces ZnO, Guides d’ondes, Pertes optiques

Effects of stabilizer ratio on photoluminescenceproperties of sol-gel ZnO nano-structured thin films

F. Boudjouan, A. Chelouche, T. Touam, D. Djouadi, S. Khodja, M. Tazerout, Y. Ouerdane, Z. Hadjoub  (2015)
Publication

Nanostructured ZnO thin films with different molar ratios of MEA to zinc acetate (0.5, 1.0, 1.5 and 2.0) have been deposited on glass substrates by a sol–gel dip coating technique. X-ray diffraction, Scanning Electron Microscopy, UV–visible spectrophotometry and photoluminescence spectroscopy have been employed to investigate the effect of MEA stabilizer ratio on structural, morphological, absorbance and emission properties of the ZnO thin films. Diffraction patterns have shown that all the films are polycrystalline and exhibit a wurtzite hexagonal structure. The c axis orientation has been enhanced with increasing stabilizer ratio. SEM micrographs have revealed that the morphology of the ZnO films depend on stabilizer ratio. The UV–visible absorption spectra have demonstrated that the optical absorption is affected by stabilizer ratio. The photoluminescence spectra have indicated one ultraviolet and two visible emission bands (green and red), while band intensities are found to be dependent on stabilizer ratio. ZnO thin films deposited at MEA ratio of 1.0 show the highest UV emission while the minimum UV emission intensity is observed in thin films deposited at ratio of 0.5 and the maximum green has been recorded for films deposited at MEA ratio of 2.0. Voir les détails

Mots clés : ZnO thin film, Sol–gel, Stabilizer ratio, Photoluminescence

Effects of sol concentration on structural, morphological and optical waveguiding properties of sol-gel ZnO nanostructured thin films

Mohand TAZEROUT, Azeddine Chelouche, Tahar Touam, Djamel Djouadi, Fares Boudjouan, Sebti Khodja, Salem Ouhenia, Alexis Fischer, Azzedine Boudrioua  (2014)
Publication

Nanostructured ZnO thin films with different precursor concentrations (0.5-0.8 M) have been deposited on glass substrates by sol-gel dip coating technique. X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy (SEM), atomic force microscopy (AFM), UV-visible spectrophotometer, and m-lines spectroscopy have been employed to investigate the effect of solution concentration on structural, morphological, optical and waveguiding properties of ZnO thin films. XRD spectra have shown that all the films are polycristalline and exhibit the wartzite hexagonal structire. SEM micrographs and AFM images have revealed that morphology and surface routhness of the thin films deprnd on sol concentration. The UV-visible transmittanceresults show a high transparency in the visible range and a shift of the maximum transmittance to the higher wavelength with increasing sol concentration. Waveguiding properties such as refractive index, number of propagating modes and attenuation coefficient measered at 632.8 nm wavelength by m-lines spectroscopy indicate that our ZnO slab waveguides are single mode and demonstrate optical losses estimated around 1.5 decibel per cm (dB/cm) for the thin film prepared with a sol concentration of 0.7 M. Voir les détails

Mots clés : ZnO, sol-gel, thin film