Elaboration et caractérisation de couches minces semi-conductrices de PbS par bain chimique et par électrodéposition
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Date
2021
Authors
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Publisher
UMMTO
Abstract
Ce travail a pour but la déposition des couches minces semi-conductrices PbS par deux méthodes différentes, chimique et électrochimique, pour d'éventuelles applications photovoltaïques et de détection IR. Dans la première méthode, les films minces de PbS sont déposés sur des substrats en verre par une technique simple: le dépôt par bain chimique (CBD). Les solutions de déposition sont composées de nitrate de plomb (Pb(NO3)2) comme source de plomb et de thiourée (SC (NH2)2) comme source de soufre. La concentration de cette dernière est variée: 0,8, 1 et 1,2 mol.L-1. L'eau distillée est utilisée comme solvant, le NaOH comme régulateur de pH et le triethanolamine (TEA) comme complexant pour ralentir la vitesse de déposition. La température du bain réactionnel est fixée à 60°C et le temps de dépôt est de 3h.Après leur élaboration, les films sont analysés par plusieurs méthodes de caractérisations: structurale, morphologique et optique.La caractérisation structurale montre que les films de PbS ont une structure cubique de type NaCl avec une orientation préférentielle suivant les plans (200) et (111). La morphologie de surface est déterminée par une analyse MEB. La surface des films se révèle être non-homogène, poreuse et de compacité croissante avec l'augmentation de la concentration de la source du soufre. Les propriétés optiques sont déterminées par spectroscopique UV-visible et IR et montrent que les films PbS déposés sont d'assez bons absorbeurs. Dans la seconde méthode, les films de sulfure de plomb sont déposés par voltammétrie cyclique sur une électrode de travail en FTO, à température ambiante. Les solutions électrolytes sont composées de nitrate de plomb, acide nitrique et différentes concentrations de thiosulfate de sodium (source de soufre): 0,8, 1 et 1,2 mmol.L-1. Cette méthode est utilisée pour étudier les propriétés électrochimiques des films PbS. Les voltammogrammes obtenus ont montré que la dissolution oxydante des films PbS a eu lieu entre -0,50 et 0,41V /Ag/AgCl et que leur détachement de la surface du substrat se produit avec l'augmentation du potentiel. Par contre, la réduction cathodique du film a continué au-delà de l'évolution de l'hydrogène à -0,67V/ Ag/AgCl. L'analyse MEB révèle deux morphologies différentes : flocons et feuillets, avec une compacité proportionnelle à l'adsorption des ions de sulfure.
Description
49 f. : ill. ; 30 cm + (CD Rom)
Keywords
Couche mince, Electrodéposition, DRX, IR, MEB, PbS, CBD, Spectroscopique UV-visible
Citation
Chimie physique