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Etude Expérimentale de la Microstructure et des Propriétés Optiques des Nanorods d’Oxyde de Zinc Dopé au Tungstène Préparés par Ablation Laser Pulsé.

Ngom, B D (2009) Etude Expérimentale de la Microstructure et des Propriétés Optiques des Nanorods d’Oxyde de Zinc Dopé au Tungstène Préparés par Ablation Laser Pulsé. PhD thesis, Universite Cheikh Anta Diop de Dakar.

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Abstract

L’étude porte sur l’élaboration et la caractérisation de couches minces et des nanofils d’oxyde de zinc dopé au tungstène (ZnO:W) obtenues par la technique d’ablation laser pulsé. Ces couches sont analysées par des techniques classiques de caractérisation des matériaux. La Spectroscopie de Rétrodiffusion de Rutherford pour la détermination de la composition et de l’épaisseur des films; la diffraction des rayons X pour étudier la structure et déterminer; le microscope électronique à balayage ; le microscope à force atomique pour l’étude la de morphologie et de la rugosité des surfaces . La spectroscopie en transmission couplee avec les épaisseurs obtenues pas la technique de la RBS, nous permet de déterminer le coefficient d’absorption ensuite le gap optique des films. La luminescence a été étudiée en utilisant la Photoluminescence. Une étude détaillée de l’influence de la densité du faisceau laser, de la composition de la cible et de la température du substrat été mise en évidence durant ce travail. La diffraction par les rayons-X montrent que ces films minces présentent une orientation préférentielle suivant la position face à la cible, correspondant à une bonne texturation suivant l’axe c bien perpendiculaire à la surface du substrat ; cette texturation correspond à l’orientation (000L) de la structure hexagonale type wurtzite du ZnO. L’épaisseur des couches et la largeur à mi-hauteur du pic de diffraction (000L) dépendent fortement de la densité laser tandis que la composition chimique des couchent déterminée par la technique de RBS; se trouve indépendant cette fluence laser. Les films présentent une transmission optique de 87% dans le visible avec une largeur de bande interdite de 3.31ev ; 3.34 eV et 3.36 eV correspondant a des densité de laser de 1, 1.7 et 2.7 J.cm-2 respectivement en assumant que le ZnO est un matériau a gap direct. En particulier, une forte influence de la température de dépôt sur la structure cristalline ; la morphologie des couches de ZnO est observée. La variation de cette température induit de brusques variations des propriétés morphologiques de ces couches. Des nanofils orientées perpendiculairement au substrat on été élaborées pour des températures de substrat compris entre 550 et 600oC. En variant la composition de cible, il a été démontré que la densification et l’orientation des ces nanostructures dépendent fortement de cette composition. Nous avons observé la photoluminescence des nanostructures de ZnO dopé au tungstene. Ces mesures révèlent des émissions dans la région spectrale de l’UV constitué de cinq bandes de luminescence centrées à 3.37, 3.290, 3.243, 3.116 et 3.010-3.025 eV, des émissions profondes dans le domaine du bleue situées à: 2.622, 2.71-2.78, 2.84-2.86, 2.881 et 2.918 eV et des bandes vertes situées à 2.29, 2.34-2.38 eV. L’évolution du paramètre de maille (c) et de la morphologie des couches obtenues par MEB et AFM, nous permet de suggère que l’incorporation du tungstene dans la matrice de ZnO joue deux rôles différents selon la gamme de température. Pour une température comprise entre 550oC et 600oC le tungstene est en position interstielle dans la matrice et joue un rôle de catalyseur pour la formation des nanofils orientées et pour une température supérieure à 600oC on assiste à une incorporation en position de substitution comme le suggère l’évolution du paramètre de maille dans cette gamme de température. Ces résultats montrent une bonne qualité d’épitaxie et cristalline des films avec une température de croissance optimale de 600oC pour la croissance des nanofils orientés de ZnO dopé au tungstene en utilisant une cible contenant 1% en masse de WO3. Cette nouvelle route de synthèse de nanostructures de ZnO dopé au tungstene pourrait offrir de nouvelles possibilités à la fois pour la recherche fondamentale et que pour des applications technologiques.

Item Type:Thesis (PhD)
Subjects:Analytical Science > Microscopy and probe methods
Physical Science > Nanophysics
Material Science > Nanofabrication processes and tools
Physical Science > Quantum phenomena
Material Science > Nanostructured materials
Physical Science > Photonics
Analytical Science > Beam methods
Divisions:Faculty of Engineering, Science and Mathematics > School of Physics
ID Code:7265
Deposited By:Dr Balla Diop Ngom
Deposited On:18 Oct 2009 20:28
Last Modified:18 Oct 2009 20:28

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