Etude de procédé bain chimique et les réactions amenant au matériau CdS en couche minces

Abstract

L’objectif du présent mémoire était l’élaboration et la caractérisation des couches minces de CdS par bain chimique CBD. Le travail entrepris dans ce cadre a été réalisé en deux parties : la première porte sur la mise au point de la technique et la recherche des solutions adéquates ainsi que la faisabilité du procédé ; la seconde partie a pour objectif l’optimisation des paramètres de dépôt afin d’obtenir des films de CdS convenables pour les applications. En vue de l’optimisation des paramètres d’élaboration, nous nous étions intéressés à l’étude de l’influence des additifs et le temps de dépôt dans le bain chimique. Le choix de ces deux paramètres est justifié par le fait que le mécanisme de croissance par CBD fait appel à plusieurs réactions chimiques en solution ainsi que des interactions entre les espèces présentes dans la solution et le substrat, ces dernières sont contrôlées essentiellement par l’optimisation de la température de la solution et les temps de réactions qui sont 55°C , 30, 45, 60 et 90min respectivement. Les analyses par DRX ont montré que les structures des couches déposées pendant de 30 ou 60 min contiennent les pics situé à 36.353°,43.588°,47.849° correspondant le plans (102), (110), (103) et qui représente la structure stable : hexagonale (CdS). L’identification des paramètres de maille, à partir des distances inter réticulaires des plans diffractant, a donné des valeurs qui sont : a = (4.15± 0,01) Å et c = (6.94 ± 0,223) Å. Ces valeurs sont en accord avec celles du trouvées dans la littérature. Dès DRX on a été arrivé à montre l’effet du temps sur la croissance des couches de CdS, pendant des temps qui varient de 30 à 90 il y a une croissance périodique par palier (alternée) entre CdCO3, Cds et CdSO4, puis il commence à devenir amorphe en dissociant la couche déjà formée, Cet phénomène se reproduit chaque 15min. Ce qui se traduit par des mécanismes de croissance très complexes et que l’augmentation de temps du dépôt dans la solution est accompagnée par un élargissement de la taille des grains et une désintégration périodique.كان الهدف من هذه الأطروحة هو تطوير وتوصيف الأغشية الرقيقة CdS بواسطة الحمام الكيميائي CBD. تم تنفيذ العمل الذي تم في هذا السياق في جزأين: الأول يتعلق بتطوير التقنية والبحث عن حلول مناسبة بالإضافة إلى جدوى العملية ؛ يهدف الجزء الثاني إلى تحسين معاملات الترسيب من أجل الحصول على أفلام CdS المناسبة للتطبيقات. بهدف تحسين معلمات الإنتاج ، كنا مهتمين بدراسة تأثير المواد المضافة ووقت الترسيب في الحمام الكيميائي. يتم تبرير اختيار هذين المعلمتين من خلال حقيقة أن آلية النمو بواسطة اتفاقية التنوع البيولوجي تستدعي عدة تفاعلات كيميائية في المحلول بالإضافة إلى التفاعلات بين الأنواع الموجودة في المحلول والركيزة ، ويتم التحكم في الأخير بشكل أساسي عن طريق تحسين درجة الحرارة من المحلول وأوقات التفاعل 55 درجة مئوية و 30 و 45 و 60 و 90 دقيقة على التوالي. أظهرت تحليلات XRD أن هياكل الطبقات المودعة لمدة 30 أو 60 دقيقة تحتوي على قمم تقع عند 36.353 درجة ، 43.588 درجة ، 47.849 درجة تقابل المستويات (102) ، (110) ، (103) والتي تمثل الهيكل المستقر : سداسي (CdS). أعطى تحديد معلمات الشبكة ، من المسافات البينية لمستويات الانعراج ، قيمًا هي: a = (4.15 ± 0.01) Å و c = (6.94 ± 0.223) Å. هذه القيم تتفق مع تلك الموجودة في الأدبيات. من DRX تمكنا من إظهار تأثير الوقت على نمو طبقات CdS ، في الأوقات التي تختلف من 30 إلى 90 هناك نمو دوري على مراحل (بالتناوب) بين CdCO3 و Cds و CdSO4 ، ثم يبدأ تصبح غير متبلورة بفصل الطبقة المتكونة بالفعل ، تتكرر هذه الظاهرة كل 15 دقيقة. ينتج عن هذا آليات نمو معقدة للغاية وأن الزيادة في وقت الترسيب في المحلول يصاحبها تضخم في حجم الحبوب وتفكك دوري.