Browsing by Author "Bouabida, Seddik"

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    Synthèse des couches minces d’oxydes semi-conducteurs par voie chimique et étude de leurs caractérisations
    (Université De Larbi Ben M’hidi Oum EL Bouaghi, 2022) Bouabida, Seddik; Benkara, Salima; Ghamri, Houda
    Des nanostructures de ZnO dopé Fe (FZOs) avec différentes concentrations de dopage (0; 1; 3;5;7et 9 %.wt), ont été préparées sur des substrats en verre via la technique de revêtement par immersion. Les effets de la concentration de dopage Fe sur les propriétés structurelles, morphologiques, optiques, électriques et la réponse au gaz isobutane (i-C4H10) des nanostructures de FZO ont été étudiés. L'analyse par diffraction des rayons X (XRD) a montré que le dopage au Fe a un effet significatif sur la taille des particules, la déformation et la qualité cristalline des films préparés. Les images de microscopie électronique à balayage (MEB) des échantillons préparés ont révélé la formation de nanoparticules et de nanotiges, avec la variation de la teneur en élément dopant (Fe). Les résultats de la spectroscopie à dispersion d'énergie (EDS) ont confirmé la présence d'éléments Zn, O et Fe. L'étude de la morphologie de surface par Microscopie à Force Atomique (AFM) a révélé que tous les échantillons de FZOs présentent une structure granulaire homogène de dimensions nanométriques et une porosité qui semble favorable à l'application de la détection de gaz. Les mesures d'absorption UV-Vis ont montré que les films déposés ont une transmittance comprise entre 69 et 89%, et le graphique de la dérivée première du coefficient de transmission optique a indiqué que l'énergie de la bande interdite diminue avec l'augmentation de la concentration de dopage Fe. Les mesures électriques par effet Hall ont montré que les propriétés électriques des nanostructures de FZOs ont une conduction de type n. Les mesures ont montré que la résistivité et la concentration de porteurs de charges augmentent avec l’augmentation de la concentration du dopant Fe allant de 64,26 Ω.cm à 728,69 Ω.cm et de 2,70 x 〖10〗^15 cm^(-3) à 7,12 x 〖10〗^15 cm^(-3) respectivement. De plus, la mobilité de Hall variant entre 1,20 et 35,97 cm^2 V^(-1) 〖 s〗^(-1). Les caractéristiques de sensibilité au gaz isobutane ont été évaluées en fonction de la composition de la couche sensible (FZOs), de la température de fonctionnement dans la plage de 150 à 300 °C et de la concentration volumique de gaz de 0,8 à 6,4 Vol.%. Les résultats obtenus ont montré que la réponse à l'isobutane, ainsi que les propriétés structurelles, morphologiques et optiques des nanostructures FZOs, changeaient avec la concentration de dopage Fe. De plus, les résultats de la détection d'isobutane ont clairement montré que la nanostructure de ZnO dopé à 3 %.wt Fe offrait une réponse remarquable d'environ 76,3 % avec un temps de réponse rapide d'environ 67 s à 0,8 Vol.% d'i-C4H10 à la température de fonctionnement optimale de 250 °C. Par conséquent, les nanostructures FZO produites peuvent être utilisées comme capteur pour la détection de gaz isobutane dans diverses branches industrielles et domestiques. Fe doped ZnO (FZO) nanostructures with varying Fe concentrations say (0; 1; 3;5;7 and 9 %.wt) were prepared on the glass substrates via the sol-gel dip-coating technique. Effects of Fe-doping concentration on the structural, morphological, optical, electrical properties and the response to iso-butane (i-C4H10) gas of FZOs nanostructures were studied. The X-ray diffraction (XRD) analysis showed that Fe doping has a significant effect on particle size, strain, and crystalline quality in the prepared films. Scanning Electron Microscopy (SEM) images of the prepared samples revealed nanoparticles and nanorods formation, with content Fe variation. The Energy Dispersive Spectroscopy (EDS) results confirmed the presence of Zn, O, and Fe elements. The study of the surface morphology by Atomic Force Microscopy (AFM) revealed that all the FZO samples present a homogeneous granular structure of nanometric dimensions and a porosity that seems to be favorable to the application of gas detection. UV-Vis absorption measurements showed that the deposited films have a transmittance between 69 and 89%, and the differential optical transmittance plot indicated that the band gap energy decreases with increasing Fe doping ratio. Electrical Hall effect measurements revealed that all FZOs thin films have n-type conduction. The measurements showed that the resistivity and the charge carrier concentration increases with increasing Fe dopant concentration ranging from 64,26 Ω.cm to 728,69 Ω.cm and from 2,70 x 〖10〗^15 cm^(-3) to 7,12 x 〖10〗^15 cm^(-3) respectively. Moreover, Hall mobility varies between 1,20 and 35,97 cm^2 V^(-1) 〖 s〗^(-1). The sensitivity characteristics to iso-butane gas were evaluated as a function of the film composition, operating temperature in the range from 150 to 300 °C, and volume gas concentration from 0.8 to 6.4 Vol.%. The obtained results showed that the iso-butane response, as well as the structural, morphological, and optical properties of FZOs nanostructures, changed with the Fe doping. Also, the iso-butane sensing results evidently showed that the 3 wt.% Fe doped ZnO nanostructure offered a remarkable response of ~ 76.3% with a quick response time of ~ 67 s to 0.8 Vol.% of i-C4H10 at the optimum operating temperature of 250 °C. Therefore, FZO nanostructures produced can be used as a sensor for the detection of iso-butane gas in various industrial and domestic branches.