Procédé de dépôt de matériaux nanacomposites a l’aide d’énergie solaire

Abstract

في هذه الاطروحة، استخدمت الطاقة الشمسية لتسخين المسند من أجل تحضير أغشية رقيقة. أنتجت أغشيةمن أكاسيد الزنك، النيكل والقصدير بتقنية الانحلال الحراري بالرش والتسخين الشمسي. حضرت عينات أكسيد الزنك بالتغيير في درجات حرارة المسند، كمية التدفق ونسبة التطعيم، في حينشكلت طبقات أكسيد النيكل والقصدير بتراكيز مختلفة للمحلول الابتدائي ومعدل التطعيم متغير، على التوالي. تم دراسة الخصائص البنيوية، البصرية والكهربائية لجميع العينات. بالنسبة لنتائج أغشية أكسيد الزنك المحضرة عند درجات حرارة مسند مختلفة، أظهرت أنماطحيودالأشعةالسينية أن بنية جميع الأغشية متعدد التبلور، زاد حجم البلورات بشكل كبير من 9.96 إلى 15.19 نانومتر بزيادة درجة حرارة المسند من 350 إلى 450 درجة مئوية. شفافية الأفلام عند 350 درجة مئوية تجاوز 90%.أما تأثير كمية التدفق، فإن أغشية أكسيد الزنكالمحصل عليها متعددة التبلور، مع زيادة في شدة القمم. متوسط الشفافية بلغ حوالي 85% في المنطقة المرئية، وانخفضت طاقة الفجوة من 3.30 إلى eV3.28. المقاومة الكهربائية تراجعت من 1.19 إلى 0.01 (اوم. سم). فيما يتعلق بتأثير التطعيم، طعم أكسيد الزنكبواسطة النيكل (0، 1، 2، 3، 6 ذرة %)، وجدت أغشية رقيقة متعددة البلورات، لوحظ α-Ni (OH) 2و β-Ni (OH) 2 عند 6 و 3 ذرة%Ni، على التوالي. جميع الأغشية الرقيقة لها شفافية عالية في المنطقة المرئية قدرت بحوالي 85%. زادت طاقة فجوة النطاق البصري منeV 3.26 لـ 0% إلىeV 3.34 لـ 1 %، وانخفضت أيضًا إلىeV 3.27 لـ 6 ذرة%Ni. الطبقة الرقيقة المودعة عند 3 Ni %لها أقل قيمة لطاقة Urbach تبلغeV 0.091. زادت الناقلية الكهربائية لأغشية الزنك المطعمة بالنيكل بشكل كبيرمن 0.0160عند %0 إلى0.0423 (اوم. سم) -1عند3 %Ni. بخصوص نتائج أغشية النيكل الرقيقة المحضرة بتراكيز مختلفة (0.05، 0.10، 0.15 مول / لتر). لوحظت أغشية النيكل متعددة البلورات، ذات بنية مكعبة في جميع الأغشية التي تم رشها مع الحد الأدنى من حجم البلورات 11.97 نانومترعند 0.1 مول / لتر. ومع ذلك، لوحظ α-Ni (OH)2 عند 0.15 مول / لتر. تراوحت طاقة فجوة النطاق من 3.54 إلىeV3.76. كانت الناقلية الكهربائية لرقيقة النيكل المودعة عند 0.15 مول / لتر 0.169(اوم. سم) -1. أظهرت نتائج خصائص أغشية القصدير الرقيقة المنتجة بكميات ترسيب مختلفة (5 , 10 و15 مل)، بنية متعددة البلورات مع أقصى حجم بلوري 35.3 نانومتر عند 10 مل. بلغت نفاذية الضوئية للعينات المحضرة حوالي 60 %، وزادت طاقة فجوة النطاق البصري منeV 3.2 لكمية 5 مل إلىeV 3.6 لكمية 15 مل. زادت الناقلية الكهربائية من 0.01 إلى 0.06 (اوم. سم) -1 Résumé : In this thesis, solar energy was used to prepare thin films by heating substrate. ZnO, NiOand SnO2 thin films were elaborated byspray pyrolysis techniqueand solar heat. ZnO samples were prepared at various substrate temperature, deposition rate and dopant ratio, whereas NiOand SnO2 layers were fabricated with different precursor concentration and deposition rate, respectively. The structural, optical and electrical proprieties were studied for all samples. As results for ZnO thin films at different substrate temperature, the XRD patterns showed that the structural of all films is polycrystalline, the crystallite size increased greatly from 9.96 to 15.19 nm by increasing of deposition temperature from 350 to 450 °C. The transmission of films prepared at 350℃ exceeded 90%. For the effect of deposition rate, the obtained ZnO thin films are polycrystalline, an increase in the XRD intensity of the peaks has been noted. An average transmission of about 85% in the visible region was observed; whereas the estimated band gap energy decreased from 3.30 to 3.28eV.The resistivity decreased from 1.19 to 0.01(Ω cm). Regarding the effect of dopant, ZnO was doped by nickel (0, 1, 2, 3, and 6 at %),polycrystalline Ni-doped ZnO thin films were indicated. However, α-Ni(OH)2 and β-Ni(OH)2 were observed at 6 and 3 at % Ni, respectively. All thin films have a high optical transmission in the visible region of about 85%. The optical band gapenergy increased from 3.26 eV for 0% to 3.34 eV for 1 at %, and further decreased to 3.27 eV for 6 at % Ni.The thin film deposited with 3 at % Ni has the lowest value of Urbach energy of 0.091eV. The electrical conductivity of the Ni-doped ZnO films increased greatly from 0.016 (Ω cm)–1 for 0% Ni to 0.042 (Ω cm)–1 for 3 at % Ni. For NiO result of thin films prepared at different concentration (0.05, 0.10 and 0.15 mol.l-1).Polycrystalline NiO films with a cubic structure were observed at all sprayed films having as minimum crystallite size of 11.97nm was attained at 0.1 mol.l-1 concentration. However, α-Ni (OH)2 was observed at 0.15 mol.l-1. The band gap energy varied from 3.54 to 3.76eV with low transmittance. The electrical conductivity of NiO film deposited at 0.15 mol.l-1 was0.169 (Ω.cm)-1. For SnO2, the characterization results of elaborated thin films at different deposition rates (5, 10 and 15ml) showed a polycrystalline structure with maximum crystallite size 35.3 nm for 10ml. The transmittance of prepared samples was about 60 % and the optical bandgap energy increased from 3.2 eV for 5ml to 3.6 eV for 15ml. The electrical conductivity was increased from 0.01 (Ω.cm)-1 to 0.06 (Ω.cm)-1.