Etude des couches minces ZnAl2O4, corrélation élaboration-propriétés et application
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Date
2016
Authors
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Publisher
Université d' Oum El Bouaghi
Abstract
Dès le début de son étude, l'intérêt s'est porté sur le développement et la maîtrise d'un processus de synthèse de l'oxyde complexe ZnAl2O4 (ghanite) et la corrélation entre les propriétés physico-chimiques des dépôts obtenus avec les conditions de préparation en vue d'application en optoélectronique ou photo-catalyse.
La technique de dépôt utilisée est la pulvérisation chimique ultrasonique (USP), la qualité des films (poudre ou couche mince) est étroitement liée aux types de précurseurs utilisés et aux conditions opératoires. La formation de ZnAl2O4 (AZ) dépend des conditions de dépôt et de recuit thermique. Les principaux paramètres influant dans le procédé USP sont la température du substrat (Ts), les concentrations des précurseurs et le volume du solvant. Le traitement thermique en est également un facteur capital dans la formation de l'aluminate de zinc en phase unique ou en mélange de phases ZnO/ZnAl2O4. Les sels de nitrates de zinc et d'aluminium hydratés de rapport molaire (1 : 2) entraînent la formation de l'AZ en poudre à Ts (410°C) et un recuit thermique à 700°C-1h. Quand Ts augmente, la température du recuit s'abaisse. Le rapport (1 : 1) induit l'apparition du ZnO due à l'excès de Zn.
Les produits de décomposition thermochimique de l'hydrate de sulfate d'aluminium Al2(SO4)3.18H2O à 785°C (Al2(SO4)3) et 795°C (Al2O(SO4)2)-3h employés comme précurseurs, source d'ion Al, sont favorables pour les nanoparticules de la gahnite par un recuit à 900°C-1h et d' Al2O3 en couches minces par un recuit à 700-1h ,respectivement. Les valeurs du paramètre Auger modifié ?' calculées à partir de la technique XPS du ZnO et de ZnO/ZnAl2O4 sont identiques, mais diffèrent de la valeur calculée de ZnAl2O4 de 0,6 eV. Cette différence n'est généralement pas considérée très prononcée et la différenciation entre ZnO et ZnO/ZnAl2O4 et/ou ZnAl2O4 ne devient pas possible et nécessite d'autres données que les valeurs de ?' seul.
Un troisième processus de dépôt a été également employé pour l'obtention des films minces, pour cela des modifications au bâti de pulvérisation ont été apportés. Les dépôts ont été réalisés à partir de 2 solutions pulvérisées simultanément à base d'acétate d'aluminium et de chlorure de zinc hydratés. Une apparition simultanée, à priori selon la DRX, du système ZnO/ZnAl2O4 (de taille nanométrique) en couches minces à partir du recuit à 500°C-2h. Une meilleure qualité cristalline et ordre de la structure de ZnO à 550°C et de ZnAl2O4 à 650°C sont notés. Les films ZnO/ZnAl2O4 sont très transparents dans les régions visible et proche infra-rouge et hautement sensibles à l'absorption UV indiquant qu'ils sont appropriés pour des applications de capteur photoconducteur UV et senseurs de gaz
Description
Keywords
Synthèse : oxyde complexe ZnAl2O4